科學家深入探索火星隕石中熔融包裹體

　　火星被認為是最有可能孕育過生命的地外行星，這是人類不懈地探索火星的最主要的動力。現有的火星探測和火星隕石的研究表明，火星早期很可能存在海洋和大面積的水體，為生命演化提供了基本條件。大約30億年前，火星表面就已經變成現在這樣極度的寒冷和干旱。火星劇烈的環境變遷，主要受控于內部的巖漿活動。揮發份，特別是火星幔的揮發份，尤其是水，作為串聯火星生命、古環境和巖漿活動的重要紐帶，是探索火星演化歷史的鑰匙。火星隕石，作為目前人類唯一可以在實驗室分析的標本，是火星巖漿作用的產物，記錄了火星幔源的信息，是解譯火星幔揮發份含量的關鍵。

　　中國科學院地質與地球物理研究所地球與行星物理重點實驗室副研究員胡森及其合作者借助該所的納米離子探針，對NWA 6162火星隕石中的熔融包裹體開展了水、S和Cl含量，以及H同位素組成的分析。他們發現NWA 6162熔融包裹體的水和S呈現不同的分布形態，富D的水以樹枝狀富集在熔融包裹體內部，相比，S以納米到微米大小的顆粒產出，比較均勻地分布在熔融包裹體內，可能是金屬硫化物（圖1）。他們在估算火星幔源揮發份含量之前，對熔融包裹體經歷過的巖漿去氣、殼源混染、水巖作用、地球污染等開展細致分析，認為該樣品的熔融包裹體基本沒有受到巖漿去氣和地球的污染的影響，但火星的水巖作用非常明顯。研究發現：

　　（1）NWA 6162熔融包裹體的水含量和H同位素具有非常好的對數正相關（圖2），指示火星大氣水交換的結果，說明熔融包裹體中的水大部分來自火星的淺表。因此，在計算火星幔源水含量時，需要扣除火星淺表水的貢獻。同時，不同火星隕石的水含量和H同位素都具有正相關關系，說明火星淺表水可能具有比較一致的H同位素組成。

　　（2）熔融包裹體的Cl含量與水具有正相關關系（圖3a），落在火星幔源和殼源物質的混合線上，說明熔融包裹體的Cl含量也受到了水巖作用的影響，這可能是導致前人估算火星內部明顯比地幔富Cl的主要原因。

　　（3）S含量與水含量無明顯相關性（圖3b），能代表源區的性質。根據兩端元混合模式，扣除火星淺表水的貢獻后，他們估算火星幔的水、Cl和S含量分別為0.1-3ppm、0.5-4ppm和0.5-15ppm，明顯比地幔“干”。

圖1 NWA 6162火星隕石熔融包裹體中揮發份的分布特征。（a）12C，（b）16OH，（c）18O，（d）32S，（e）35Cl，（f）背散射電子圖像。熔融包裹體的水呈現樹枝狀形態，富集在內部。相比，S以納米到微米大小的顆粒產出，比較均勻地分布在熔融包裹體內，可能是金屬硫化物

圖2 NWA 6162火星隕石中熔融包裹體（MIs）、熔長石（Mask）和熔殼（FC）的水含量和H同位素的相關性。NWA 6162熔融包裹體的水含量與H同位素具有對數正相關關系，代表兩端元混合過程，即火星幔與火星淺表水（灰色長方形所示區域）的混合。同時，該相關性也表明熔融包裹體現在記錄的水大部分來自火星淺表

圖3 NWA 6162火星隕石熔融包裹體的水含量與S和Cl含量的相關性。（a）Cl與水含量具有正相關關系，說明熔融包裹體的水和Cl主要來自火星淺表，而非火星幔源；（b）S含量與水含量無明顯相關性，說明S幾乎沒有受到火星淺表物質的混染，可以代表火星幔源幾乎沒有受到火星淺表物質的混染，可以代表火星幔源