科学家们还知道这些岩石都来自一个相对年轻的火山遗址——也许是一堆熔岩流沉积物,这是基于陨石中特定元素的放射性衰变得出的。
如果这些在太空中旅行的火山岩都来自某一次撞击,那么它一定非常强大,留下了一个直径至少3.2公里的陨石坑,甚至可能更大。这个陨石坑应该有110万年的历史,随着时间的推移,宇宙射线轰击并改变了陨石的表面,揭示了它们在撞击后在太空中穿行了多长时间。
然而,即使有了这些线索,要将这些火星岩石碎片追溯到它们最初的位置仍然是极其困难的。它们就像从整个拼图中分离出来的一块块独立的拼图:如果不知道它们最初的环境是什么样子,几乎不可能把它们放在火星的某个特定区域。
“作为地质学家,我们记录了大量关于从哪里收集岩石样本的信息,因为环境很重要,”格拉斯哥大学研究火星陨石的博士生Áine O ‘Brien说道,他没有参与这项研究。“对于火星陨石,我们不知道它们原来所在的环境,因此必须对它的形成过程做出一个非常有根据的猜测。”
为了让推测有理有据,科学家们使用了行星科学中的一种新工具:机器学习程序(Machine learning)。
数百万陨击坑中的一个
确定行星表面年龄的唯一方法是获取物理样本并研究其放射性化合物。但美国宇航局和欧洲航天局的火星样本返回活动要到21世纪30年代才能将一些原始火星岩石带回地球,此前,研究人员需要依靠一种被称为撞击坑计数(Crater counting)的技术来估计火星表面的年龄。
在地球上,强风、流水、喷发的熔岩和大量的生物会迅速抹去以前撞击所产生的陨击坑。在火星上则不然,这是一个地质上处于昏迷状态的世界,风很弱,没有地表水。在那里,相当大的陨击坑可以在数亿年甚至数十亿年内保持完好。假设撞击速率随时间的变化是已知的,那么有更多陨击坑的火星表面比陨击坑较少的表面更古老。
科学家们可以使用其他方法来推断陨击坑的年龄。“当一颗小行星撞击火星表面时,会有一堆碎片被喷射出来,”科廷大学的行星地质学家、这项新研究的主要作者Anthony Lagain说道。落回火星的碎片会继续冲击火星表面,并在原始陨击坑周围形成小的次级陨击坑。即使在火星上,这些次级陨击坑也会在几百万年内被风侵蚀,所以任何被次级陨击坑包围的大型陨石坑都一定是在近期的火星历史中形成的。
“为了更好地推测年龄,需要找到更小的陨击坑,”科廷大学的天体地质学家、该研究的合著者 Gretchen Benedix说道。较小的撞击比较大的撞击更常见,所以你可以利用两个表面上较小陨击坑数量的细微差异来计算出更详细的时间线。
要弄清一个陨击坑是否有110万年的历史,研究小组必须对火星的小陨击坑进行编目,并利用它们来精确推断火星表面的形成年代。如果完全由人工操作,这个过程会很煎熬。因此他们将火星轨道图像输入一个机器学习程序,并训练它寻找直径不到1公里长的陨击坑。
科廷大学的数据科学家、该研究的合著者Kosta Servis说,它很快就发现了大约9000万个。有了陨击坑的时间线,研究小组就能够缩小贫化辉玻无粒陨石的可能起源范围。