图片来源：SwRI/Marchi

早期的太阳系是一个混乱的地方，有证据表明，在早期历史中，火星很可能被直径达1200英里的小行星撞击过。美国西南研究所的科学家模拟了与这些撞击有关的混合物质，发现这颗红色星球的形成时间可能比之前认为的要长。

行星科学中一个重要的公开问题是确定火星是如何形成的，以及它的早期演化在多大程度上受到碰撞的影响。这个问题很难回答，因为数十亿年的历史已经逐渐抹去了早期撞击事件的证据。幸运的是，有些进化记录在火星陨石上。在地球上发现的大约61000颗陨石中，只有200颗左右被认为来自火星，它们是由最近的碰撞从这颗红色星球上抛出的。

这些陨石在亲铁的元素（例如钨和铂）中表现出很大的差异，它们对铁的亲和力中等到很高。在形成过程中，这些元素倾向于从一个行星的地幔迁移到它的中心铁核。陨石对火星地幔中这些元素的证据很重要，因为它们表明，火星在其主要核心形成结束后的某个时间被小行星撞击。研究通过放射性衰变过程在地幔中局部产生的特定元素的同位素，有助于科学家理解何时完成行星形成。

《科学进展》上一篇概述这些结果的论文的主要作者Simone Marchi 博士说，“我们知道，火星从早期的大碰撞中获得了铂和金等元素。为了研究这个过程，我们进行了平滑粒子的流体动力学模拟。根据我们的模型，早期的碰撞产生了不均匀的、类似于大理石纹路状的火星地幔。这些结果表明，由于可供研究的陨石数量有限，火星形成的主流观点可能存在偏差。”

根据火星陨石中钨同位素的比例，有人认为，在太阳系开始形成后的200 - 400万年间，火星迅速成长。然而，新的模型显示，早期的大规模碰撞可能改变了钨的同位素平衡，从而支持火星形成时间长达2000万年。

研究报告的撰写者之一、世界资源研究所空间科学与工程部的副主任助理罗宾·卡纳普博士说:“足够大的抛射物发生碰撞，形成自己的核心和地幔，这可能会导致早期火星地幔中这些物质的不均匀混合。”“这可能导致对火星形成时间的不同解释，而不是认为所有的抛射物都是小而均匀的。”

降落在地球上的火星陨石可能源于地球上的几个地方。新的研究表明，火星的地幔可能接收了不同的抛射物质，导致亲铁元素的浓度变化。下一代火星任务，包括将样本送回地球的计划，将提供新的信息，以更好地了解火星岩石中亲铁元素的变化和这颗红色星球的早期演化。

“为了全面了解火星，我们需要了解最早和最具能量的碰撞在其演化和组成中所扮演的角色。”Marchi总结道。

《科学进展》杂志于2020年2月12日刊登这篇题为《由于晚期吸积而形成的不均匀组成的火星地幔》的论文。

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