火星上的早期地殼可能比研究人員以前認為的更加複雜–它甚至可能與地球的原始地殼相似。火星的表面是均勻的玄武岩，這是數十億年的火山活動和表面流動的熔岩最終冷卻的結果。科學家曾認為火星的地殼歷史是一個相對簡單的故事，因為火星沒有經歷像地球上大陸板塊移動那樣的全面表面重塑。

這張Tithonium Chasmata的斜視圖，構成了火星Valles Marineris峽谷結構的一部分，是由數字地形模型和歐空局火星快車上的高分辨率立體相機的天底線和彩色通道生成的。資料來源：ESA/DLR/FU Berlin, CC BY-SA 3.0 IGO

但是在一項新的研究中，科學家們在紅色星球的南半球發現了一些地方，其化學元素矽的濃度比在一個純粹的玄武岩環境中所預期的要高。猛烈撞擊火星的太空岩石通過挖掘埋藏在地表下數英里的材料暴露了矽的濃度，揭示了一個深藏不露的過去。

該研究的通訊作者Valerie Payré說：”火星岩石成分中有更多的二氧化矽，使岩石不是之前認為的玄武岩，而是我們所說的成分更進化的岩石。這告訴我們火星上的地殼是如何形成的，肯定比我們所知道的更複雜。因此，它更多的是關於理解這個過程，特別是它對地球的地殼最初如何形成意味著什麼。”Payré是愛荷華大學地球和環境科學系的一名助理教授。

科學家認為火星形成於大約45億年前。紅色星球究竟是如何形成的仍然是一個謎，但有一些理論。一種觀點認為，火星是通過太空中岩石的巨大碰撞形成的，這種碰撞憑藉其強烈的熱量，催生了完全液化的狀態，也被稱為岩漿海洋。該理論認為，岩漿海洋逐漸冷卻，產生了一個地殼，就像一層皮膚，它將是單一的玄武岩。

由愛荷華大學地球和環境科學助理教授Valerie Payré領導的研究人員發現，火星上的早期地殼比以前認為的起源更複雜。研究人員在火星的南半球找到了九個富含一種叫做長石的礦物的地點（見上圖）。長石與不止是簡單的火山起源的地形有關。這一發現可能意味著火星的形成可能與地球的行星起源相似。”資料來源：愛荷華大學Valerie Payré

另一個理論是，岩漿海洋理論並不能解釋一切，火星上的部分第一層地殼有不同的起源，會顯示出不同於玄武岩的二氧化矽濃度。

Payré和她的研究夥伴分析了火星勘測軌道飛行器為該星球的南半球收集的數據，以前的研究表明南半球是最古老的地區。研究人員發現了九個地方–如火山口和地形的斷裂–富含長石，這是一種與熔岩流相關的礦物，其矽質含量高於玄武岩。

“這是第一條線索，”Payré說。”正是因為這些地形富含長石，我們才探索了那裡的二氧化矽濃度。”

以前在火星的其他地區也發現了長石，但是進一步的分析顯示，這些地區的化學成分更像是玄武岩。這並沒有阻止科學家們，他們轉向了另一台儀器的協助，它被稱為熱發射成像系統，縮寫THEMIS。火星奧德賽軌道飛行器上的這個儀器可以通過火星表面的紅外波長反射來檢測二氧化矽的濃度。通過THEMIS的數據，研究小組確定他們所選地點的地形是矽質的，而不是玄武岩的。

為了進一步證實他們的觀察結果，在撒哈拉沙漠發現的Erg Chech 002等隕石顯示了類似的矽質和其他礦物成分，該小組在火星上的九個地點觀察到了這些隕石。

研究人員還測定了該地殼的年代約為42億年，這將使其成為迄今為止在火星上發現的最古老的地殼。

Payré說她對這個發現感到輕微的驚訝。她說：”已經有探測器在表面觀察到矽質岩石多於玄武岩，因此，有想法認為地殼可能是更多的矽質。但是我們從來不知道，而且我們仍然不知道，早期地殼是如何形成的，或者它有多老，所以它仍然是一種謎。”

雖然火星的地殼起源仍然被掩蓋，但地球的地殼歷史就更不清楚了，因為由於數十億年來大陸板塊的移動，我們星球的原始地殼的所有殘餘都早已被抹去。儘管如此，這一發現可能為我們了解地球的起源提供了啟示。

“我們不知道我們星球的地殼是什麼時候開始的；我們甚至不知道生命是什麼時候第一次出現的，”Payré說。”許多人認為這兩者可能是相關的。因此，了解很久以前的地殼是什麼樣的，可以幫助我們了解我們星球的整個演變過程。”

Payré作為北亞利桑那大學的博士後研究人員進行了這項研究。這項名為”通過光譜學揭示火星上暴露的進化的早期地殼”的研究於11月4日在線發表在《地球物理研究快報》上。