據(jù)美媒7月15日報道，研究人員懷疑，2023年在撒哈拉沙漠發(fā)現(xiàn)的兩顆隕石可能原本來自水星，這使它們成為已確認的太陽系最內側行星碎片中的首批。

水星是太陽系中研究最少且最為神秘的類地行星，它距離太陽如此之近，以至于即使對于探測器來說，探索它也十分困難。迄今為止，只有兩艘無人駕駛航天器到訪過水星——1973年發(fā)射的“水手10號”和2004年發(fā)射的“信使號”。第三艘“貝皮科倫坡號”正在前往途中，預計將于2026年末進入水星軌道。

科學家對水星的地質和成分知之甚少，也從未有機會研究過落到地球上作為隕石的水星碎片。相比之下，在隕石學會的數(shù)據(jù)庫中，記錄在案的來自月球和火星的樣本超過1100個，該組織對所有已知隕石進行了編目。

這1100顆隕石原本是小行星撞擊月球和火星表面時濺射出的碎片，在穿越太空后抵達地球。并非所有行星在發(fā)生碰撞時都會向地球方向噴射出自身碎片。盡管金星比火星離我們更近，但其更強的引力和稠密的大氣層可能會阻止撞擊碎片的發(fā)射。但一些天文學家認為，水星應該能夠產(chǎn)生隕石。

“根據(jù)月球和火星隕石的數(shù)量，根據(jù)動力學模型，我們應該有大約10顆水星隕石，”英國開放大學無球粒隕石博士后研究員、6月發(fā)表在《伊卡洛斯》雜志上關于撒哈拉隕石研究的主要作者本·賴德-斯托克斯說。

“然而，水星離太陽近得多，所以任何從水星噴射出的東西也必須擺脫太陽的引力才能到達我們這里。這在動力學上是可能的，只是要困難得多。迄今為止，還沒有人確信地識別出一顆來自水星的隕石，”他說，并補充說，到目前為止，也沒有任何任務能夠從水星帶回實物樣本。

賴德-斯托克斯表示，如果2023年發(fā)現(xiàn)的兩顆隕石——被命名為西北非15915（NWA 15915）和卡薩爾吉蘭022（KG 022）被證實來自水星，那么它們將極大地增進科學家對水星的理解。但他和他的合著者首先提醒，在將這些太空巖石與科學家對水星的了解相匹配方面存在一些不一致之處。

其中最大的問題是，這些碎片的形成時間似乎比水星表面本身還要早約5億年。然而，賴德-斯托克斯表示，這一發(fā)現(xiàn)可能基于不準確的估計，因此不太可能得出確鑿的結論。“除非我們從水星帶回物質或訪問其表面，”他說，“否則要確信地證明或反駁這些樣本的水星起源將非常困難。”但有一些成分線索表明，這些隕石可能與離太陽最近的行星有關聯(lián)。

水星起源的蛛絲馬跡

這并非已知隕石首次與水星產(chǎn)生關聯(lián)。此前最有可能的候選者，根據(jù)它引起天文學家的興趣程度來看，是一塊名為西北非（NWA）7325的碎片，據(jù)報道，它于2012年初在摩洛哥南部被發(fā)現(xiàn)。

賴德-斯托克斯說，那是第一顆可能與水星有關聯(lián)的隕石：“它引起了很多關注。很多人對此非常興奮。”然而，進一步的分析顯示，其富含鉻的成分與水星預測的表面成分不符。

最近，天文學家提出，一類名為aubrites的隕石——源自1836年墜落在法國歐布雷的一顆小隕石，可能來自水星的地幔，即地表以下的一層。然而，賴德-斯托克斯說，這些隕石與天文學家對水星表面的了解缺乏化學相容性。“這就是我們研究的樣本如此令人興奮的原因——它們具有近乎完美的化學成分，可以代表水星，”他說。

目前，關于水星表面和成分的大部分知識都來自美國宇航局的“信使號”探測器，該探測器從軌道上評估了水星地殼的構成。賴德-斯托克斯用包括電子顯微鏡在內的多種儀器分析了研究中的兩顆隕石，發(fā)現(xiàn)它們都含有橄欖石和輝石，這兩種貧鐵礦物已被“信使號”證實存在于水星上。

新的分析還顯示，太空巖石樣本中完全不含鐵，這與科學家對水星表面的假設相符。然而，這些隕石中只含有微量的斜長石，而斜長石被認為是在水星表面占主導地位的礦物。不過，最大的不確定性仍然是隕石的年齡。“它們大約有45億年的歷史，”賴德-斯托克斯說，“而水星的大部分表面只有大約40億年的歷史，所以存在5億年的差異。”

然而，他認為，由于“信使號”數(shù)據(jù)的可靠性有限，這一差異并不足以排除水星起源的可能性。“信使號”的數(shù)據(jù)也被用于估計水星表層的年齡。“這些估計基于撞擊坑模型，而非絕對年代測定，因此可能并不完全準確，”賴德-斯托克斯說。“這并不意味著這些樣本不能很好地代表水星表面的區(qū)域，或是現(xiàn)代水星表面不可見的早期水星地殼。”

隨著現(xiàn)在更先進的儀器可用，歐洲航天局的“貝皮科倫坡號”探測器將于2027年初開始研究水星，它或許能夠回答關于水星的長期問題，例如它是在哪里形成的，以及它是否含有水。賴德-斯托克斯說，擁有被證實來自其他行星體的物質有助于天文學家了解早期太陽系構建模塊的性質，而識別水星碎片將尤為重要，因為從離太陽最近的行星收集樣本并帶回的任務將極具挑戰(zhàn)性和昂貴性。

行星形成的線索

美國宇航局“信使號”水星探測任務的首席研究員肖恩·所羅門在一封電子郵件中表示，他認為最近論文中描述的兩顆隕石可能并非源自水星。所羅門是紐約市哥倫比亞大學的兼職高級研究科學家，并未參與該研究。

所羅門對其表示懷疑的主要原因是，這些隕石的形成時間遠早于目前對水星表面巖石年齡的最佳估計。但他表示，他認為這些樣本仍具有研究價值。

他補充說，“盡管如此，這兩顆隕石與水星表面物質具有許多地球化學特征，包括幾乎不含鐵，以及富含硫礦物的存在，這些化學特征表明，水星是由化學還原性遠高于形成地球和其他類地行星的物質的先驅物質形成的。在內太陽系的某個地方，水星先驅物質的殘余可能仍存在于隕石母體中，因此，這兩顆隕石可能對這些物質進行了取樣，這一可能性值得進一步研究。”

所羅門還指出，要說服行星科學界相信隕石收藏中有來自火星的樣本是很困難的，而且需要精確匹配它們的化學成分與“維京號”探測器拍攝的火星表面數(shù)據(jù)，才能說服研究人員進一步研究。他還補充說，直到20世紀80年代證實存在火星隕石之后，月球隕石才被廣泛承認為隕石收藏中的一部分，盡管“阿波羅”和“月球”號任務在十多年前就帶回了大量的月球物質樣本。

所羅門說，一旦樣本被確認來自某個行星體，它們就能提供軌道航天器進行遙感探測所無法獲得的關鍵信息，如關鍵地質過程的時間、該天體內部熔化的歷史，以及行星形成和早期太陽系過程的線索。

賴德-斯托克斯計劃在本周于珀斯舉行的隕石學會年會上繼續(xù)討論這些隕石。“我將與世界各地的其他學者討論我的發(fā)現(xiàn)，”他說。“目前，我們無法確鑿地證明這些隕石并非來自水星，因此，在那之前，我認為這些樣本仍將是行星科學界爭論的主要話題。”