休斯顿-(2022年7月25日)-来自莱斯大学、美国宇航局约翰逊航天中心和加州理工学院的行星科学家们已经找到了困扰火星研究界的一个谜题的答案。2016年，美国宇航局的好奇号火星车在盖尔陨石坑发现了一种名为三晶体的矿物。

triidymite是一种高温、低压形式的石英，在地球上极为罕见，目前还不清楚这一集中块石英是如何落在火山口的。“好奇号”之所以选择盖尔陨石坑作为着陆点，是因为它可能曾经存在液态水，“好奇号”还发现了证据，证实盖尔陨石坑在10亿年前还是一个湖泊。

“在盖尔陨石坑的泥岩中发现的triidymite是好奇号火星探测10年来最令人惊讶的观测之一，”赖斯的Kirsten Siebach说，他是《地球和行星科学快报》在线发表的一项研究的合著者。“triidymite通常与地球上的石英形成、爆炸、演化的火山系统有关，但我们在火星上的一个古老湖泊的底部发现了它，那里的大多数火山都非常原始。”

西巴赫是赖斯大学地球、环境和行星科学系的助理教授，也是美国宇航局“好奇号”团队的任务专家。为了找出这个谜团的答案，她与莱斯研究组的两名博士后研究员Valerie Payré和Michael Thorpe、NASA的Elizabeth Rampe和加州理工学院的Paula Antoshechkina合作。Payré，该研究的主要作者，现在在北亚利桑那大学，并准备在秋天加入爱荷华大学的教员。

Siebach和他的同事们开始重新评估地球上每一个报告发现的三聚体的数据。他们还审查了来自火星火山活动模型的火山物质，并重新检查了来自盖尔陨石坑湖的沉积证据。然后，他们提出了一个与所有证据相匹配的新场景:火星岩浆在火山下面的洞穴中停留的时间比以往更长，经历了一种称为分离结晶的部分冷却过程，这种过程集中了硅。在一次大规模的喷发中，火山喷出的火山灰中含有额外的硅，以三聚体的形式进入盖尔陨石坑湖和周围的河流。水通过化学风化的自然过程帮助分解火山灰，水还帮助分类风化产生的矿物质。

该方案将浓缩三聚氰胺，生产与2016年发现的矿物一致。这也可以解释好奇号在样品中发现的其他地球化学证据，包括蛋白石硅酸盐和铝氧化物浓度的降低。

“这实际上是我们在火山口发现的其他火山岩的直接演化，”Siebach说。“我们认为，因为我们只看到过一次这种矿物，而且它高度集中在一层中，火山可能在湖泊存在的同时喷发。虽然我们分析的特定样本不完全是火山灰，它是经过风化和水分类的火山灰。”

如果在盖尔环形山有湖的时候确实发生过类似的火山爆发，那就意味着火山爆发发生在30多亿年前，当时火星正从一个更潮湿、可能更温暖的世界过渡到今天的干旱、贫瘠的星球。

“有充分的证据表明火星上有玄武岩火山喷发，但这是一种更进化的化学物质，”她说。“这项工作表明，火星的火山历史可能比我们在好奇号出现之前想象的更复杂、更有趣。”

好奇号火星车仍在活动，美国宇航局正准备庆祝下个月它着陆十周年。

这项研究由美国宇航局(15-MSLPSP15_2-0051,15-MSLPSP15_0015,80NSSC22K0732)、美国国家科学基金会(1947616)和赖斯的地球、环境和行星科学部资助。