巨型火山的碎片
在对数据进行筛选后,该团队在火星的火山地区确定了19个大型陨击坑,这些陨击坑周围环绕着多个次级陨石坑——这表明这些行星伤痕可能和他们寻找的110万年前的陨击坑同龄。利用9000万个小陨击坑的目录,研究人员能够精确地确定从大陨击坑辐射出来的碎片层的年代。
有些陨击坑的年龄符合预期,但这还不够。周围地形的形成年代也必须与陨击中发现的矿物的年代相匹配。为了验证这一点,研究小组再次使用陨击坑目录确定了火山高原的年代。
在这19个陨击坑中,只有两个是从110万年前的撞击事件产生的火山沉积物中挖掘出来的:09-00015陨石坑和图廷陨击坑。后者(以伦敦的一个地区命名)看起来是由一种强大的斜向撞击形成的——这种撞击会将大量火星陨石送入太空。
“图廷陨击坑有一种特殊的多层喷出物沉积,这表明撞击发生时周围有冰或水,”伦敦自然历史博物馆的行星科学家Peter Grindrod说道,他没有参与这项研究。撞击模拟显示,冰和水可以产生更多的碎片,如果给予足够的冲力,大量碎片会逃逸到太空中。
有了这些证据,研究小组确定了30公里长的图廷陨击坑是贫化辉玻无粒陨石的主要来源地。“这是一个非常完善的论证,”Daly说道。“一切似乎都合适。”
科学家们还没有完全排除09-00015陨击坑的可能性,但重要的是,这两个陨击坑“都位于塔尔西斯地区,那里有一个巨大的热点,或者说是超级地幔柱,长期以来一直被认为是造成火星表面巨大隆起的原因,”Grindrod说道。无论这些陨石来自哪个陨击坑,它们都可以告诉我们火星上最大火山区的历史。
此前的撞击坑计数显示,塔尔西斯的一些特征是在37亿年前形成的,但更年轻的贫化辉玻无粒陨石只有几亿年的历史。这表明,塔尔西斯超级地幔柱几乎和火星本身一样古老,而且在其他许多火山中心消亡后的相当长的一段时间里,它还在继续生产岩浆。
就像地球的地幔柱一样,火星的地幔柱帮助塑造了火星表面,喷发出大量改变大气的气体,同时极大地改变了火星的地形。塔尔西斯超级地幔柱可能对这颗红色星球的发展有着持续性影响。
火星频繁喷发的日子早已过去。但塔尔西斯火山的持续活动支持了这样一种观点:即使是小行星,那些本应在亿万年前就失去内部热量的行星,也可以长期保持火山活动,远远超过人们最初的估计。
解码其他世界的陨击坑
在这一发现的鼓舞下,Lagain的团队希望能确定其他火星陨石的来源——包括一些最古老的陨石,这可能会揭示更多关于火星浸水的历史。
但这项研究的意义,以及未来的成功,都取决于机器学习程序是否能正确计算陨击坑。陨石坑的统计非常艰难:例如,撞击速率随时间的变化是估计出来的,火星上类似陨石坑的小圆形结构可能会骗过计算机程序。
约翰霍普金斯大学应用物理实验室的行星火山学家Lauren Jozwiak表示,机器学习“是解决这一问题的极具创造性的方法”,她没有参与这项研究。“我希望这个方法能成功,因为如果真的成功了,就能把这个方法应用到其他行星上,这太酷了。”