发布单位：台北市立天文科学教育馆

图说：2005年勇气号（台湾名：精神号）的全景相机（Pancam）拍摄到古瑟夫陨石坑（Gusev crater）中富含橄榄石的岩层露头。图片来源：NASA/JPL/Cornell/ASU

　　近几十年来，确认火星的形成和演化历史，一直是火星轨道探测器和漫游车的任务目标。

　　亚利桑那州立大学Steve Ruff的研究团队，分析了几个火星任务的数据，确认古瑟夫陨石坑和杰泽罗陨石坑（Jezero crater）中，富含橄榄石的岩层，可能是熔接凝灰岩（ignimbrite），熔接凝灰岩一般来自于巨大的火山爆炸式喷发所形成。

　　此推论如果正确的，将有利于了解火星其他富含橄榄石岩层的区域，这表示火星早期，可能常有火山活动，此研究结果已经发表在《Icarus》期刊。

　　Ruff说：「有很多关于尼利槽沟（Nili Fossae）地区（包含杰泽罗陨石坑），大部分区域富含橄榄石岩层的起源之想法，此讨论已经持续了将近20年的时间。」

　　富含橄榄石和碳酸盐的岩层连结了16年前NASA勇气号（台湾名：精神号）探索的古瑟夫陨石坑，以及2020年毅力号探索的尼利槽沟地区之杰泽罗陨石坑。这两个地方的橄榄石是迄今为止在火星上发现最多的区域。以前没有研究过此类富含橄榄石岩层的成分和形态上之相似性，现在看来，它们的形成方式相似。

　　橄榄石是一种常见的硅酸盐类矿物，可能来自火星地函中产生的岩浆（同样的过程也发生在地球上），所以火山作用是火星上富含橄榄石岩层是合理的解释。先前的理论表示橄榄石可能由地函剧烈喷发出熔岩流所造成。

图说：左图是精神号的显微照像仪的马赛克照片，显示了深色对角线排列特征带有火焰状的形状，火焰状可能是扁平的浮石碎片，称为火焰石（fiamme），其中包括浅色晶体（白色长方形），类似右图的地球熔接凝灰岩。暗角部分是来自精神号硬体的影子。两个图像中的白色比例尺代表1公分。图片来源：NASA/JPL/USGS and Scripps Institution of Oceanography

　　Ruff和研究团队计划检验一个主要假设：火山灰从火山烟流（volcanic plumes）慢慢地沉积。但是他们的观察揭示了一段更加猛烈的历史。

　　特别是，Ruff检视了精神号显微照像仪的马赛克照片，并注意到具有不寻常岩理的岩石。Ruff查阅了线上图书馆里面的地球岩石照片，发现一些火山岩的岩理与这些马赛克照片中的岩理非常相似。

　　这种岩石称为熔接凝灰岩，是地球上已知的巨大火山爆发产生的，当火山灰沉积时，温度还很高，会熔融焊接在一起。岩石内可能含有火山碎屑物和浮石。炽热的火山烟流和几乎熔化的火山灰和浮石在地面上流过数十英里，并在短短几天内沉积成数百英尺厚。炽热的沉积物会在数月或数年内缓慢冷却，这导致了冷缩节理（cooling joints）的裂痕。Ruff在火星上富含橄榄石的岩层发现了明显相似的裂痕，增加了熔接凝灰岩起源的证据。

图说：左图为假色照片显示火星Nili Fossae地区富含橄榄石的岩层与右图地球上熔接凝灰岩（真彩色）的对比。右图裂痕是冷缩节理，与左图中的非常相似。图片来源：HiRISE/Google Earth

　　在地球上，熔接凝灰岩在美国西部的黄石国家公园等地被发现。黄石公园大约在210万年前开始从巨大的火山爆发形成，现在火山臼已经被填满。

　　Ruff说：「以前没有人将火星上富含橄榄石岩层解释为熔接凝灰岩，这可能是毅力号在过去一年中一直在採样的岩石。」

　　火星拥有太阳系中最高的火山，熔岩流覆盖了火星的大片区域，理所当然拥有火成岩，但是只有少数几个地方暂时地被建议含有熔接凝灰岩。

　　根据该研究团队的新发现，有可能在古瑟夫陨石坑和杰泽罗陨石坑中都有熔接凝灰岩。其他富含橄榄石岩层的地点也是熔接凝灰岩候选区域，而且它们似乎都在火星的早期形成，约在最初的十亿年左右。

　　Ruff说：「富含橄榄石的岩层对于地球上大多数的熔接凝灰岩来说是不寻常的，但在古老的岩层中存有这种成分。现在有了火星上富含橄榄石的熔接凝灰岩之有力证据，也许表明了发生在行星早期地质演化过程中，富含熔融橄榄石的岩浆，来自于爆炸式喷发之火山活动，这个论述可能要等到毅力号收集的岩石样本，在未来的火星任务被送返地球才能得到验证。（编译/台北天文馆施欣岚）

资料来源：Phys.org