撒哈拉發現的火星隕石，至少在41億年前形成

Q: Teghaza 001 是最古老的火星隕石嗎？

它是僅有三顆超過40億年歷史的火星隕石之一，另外兩顆為 ALH84001 與 「黑美人」(Black Beauty)。ALH84001 年代相近，但幾乎由單一礦物構成；「黑美人」(Black Beauty) 則是碎片的混合物，因此 Teghaza 001 是迄今發現最清楚、最完整的早期地殼樣本。

沙漠尋石者在撒哈拉撿到的一塊玫瑰色石頭，原來是超過40億年前形成的火星碎片；當時這顆行星仍相當年輕，水還能在岩石之間流動並發揮作用。這顆名為 Teghaza 001 的隕石，是一塊完整、單一的古老火星地殼岩塊，其化學成分也與科學家先前研究過的任何火星岩石都不相符。

這使它幾乎像是一趟實地考察。每一輛火星探測車都只探索過少數著陸地點，而地球上幾乎所有火星隕石都來自較年輕的火山岩。相較之下，Teghaza 001 似乎來自布滿隕石坑的南部高地，這是火星最古老的地形，也是從未有任何著陸器抵達過的區域。

「這確實是我們首次取得來自火星一處此前從未擁有樣本區域的火星地殼碎片，」研究第二作者李・塞珀（Lee Saper）表示。Saper 進行這項工作時是 NASA 噴射推進實驗室的博士後研究員，目前則是 NASA 艾姆斯研究中心的科學家。論文第一作者、噴射推進實驗室的Yang Liu說，其中一名論文審稿人將這塊岩石稱為「火星的羅塞塔石碑」。

這項由噴射推進實驗室、Caltech、UCLA、新墨西哥大學與緬因大學團隊發表於 Science 的研究結果，將 Teghaza 001 描述為一種緩慢冷卻的火成岩，即輝長閃長岩；它由地殼深處的岩漿結晶而成。它的礦物組合、質地與化學特徵，都使其有別於目前約435顆已知的火星隕石。

一粒鋯石如何測定一塊火星岩石的年代

這塊岩石起初看來並不特別。新墨西哥大學隕石研究所的研究人員藉由氧同位素確認它來自火星；這是一種可區分不同天體物質的化學指紋。它看起來像一塊輝玻無球粒隕石，這是最常見的火星隕石類別。該研究所所長卡爾・艾吉（Carl Agee）注意到，它的氧同位素數值與著名火星隕石 NWA 7034，綽號「「黑美人」(Black Beauty)」，的數值相似，而且其中部分區域富含氧化錳。

Liu起初差點略過這個樣本。但當她仔細檢視時，發現了不尋常的紋理，以及一項改變整個研究計畫的發現：鋯石。這種堅硬礦物在結晶時會封存鈾與鉛。由於鈾會以已知速率衰變為鉛，鋯石因此可作為天然時鐘。團隊對鋯石的測量得出約41.1億年的年代，且不確定性僅約1,300萬年。

第二個獨立的計時方法來自 Caltech。法蘭索瓦・蒂索（François Tissot）的實驗室與緬因大學的艾莉西亞・克魯茲－烏里韋（Alicia Cruz-Uribe）合作，使用寬度約為人類頭髮六分之一的雷射光束，在長石顆粒上鑽出微小凹坑，並直接在質譜儀內測量銣與鍶。每一個雷射測點所需時間不到一分鐘，而分析使用的碎片比指甲還小，因此這塊珍稀岩石其餘部分得以保留，供未來研究使用。這種方法得出約42.4億年的結果，誤差範圍較大，約為2億年，與鋯石的結果重疊。

「我想我們真的跳了起來；實驗室裡完全像在開舞會，」克魯茲－烏里韋談到首批結果回傳的那一刻時說。

只有另外兩塊火星岩石接近這個年代

多數火星隕石在地質年代上都相當年輕，通常只有數億年，這表示它們描繪的是一顆已經寒冷、乾燥的行星。只有另外兩顆超過40億年。1980年代在南極洲發現的 ALH84001 年代大致相同，但它幾乎完全由單一礦物組成，限制了它能揭示的資訊。「黑美人」(Black Beauty) 含有年代相近的碎片，但這些碎片混雜於角礫岩之中；角礫岩由破碎岩塊組成，並在超過10億年的時間裡受到熱與撞擊反覆改造。

「Teghaza 001 就是一種未受摻雜的單一岩石類型，而且已有41億年或更久歷史，因此這是很大的驚喜，」艾吉在新墨西哥大學的一份聲明中表示。

若要了解其尺度，火星本身約有45億年歷史，因此這塊岩石可追溯至火星最初的數億年。Liu指出，這塊石頭比地球上最古老、仍完整保存的岩石還要古老；在地球上，板塊構造已將幾乎所有行星原始地殼埋藏並循環再造。火星早已失去那種劇烈的地質活動，這正是它的早期歷史能以如此碎片形式保存下來的原因。

為找出這塊岩石可能的來源地，研究團隊將其礦物學與化學特徵，和 NASA 火星偵察軌道衛星（MRO）的軌道資料進行比對。他們辨識出13個具有相符特徵的位置，其中大多位於古老的南部高地。

水，以及早已開始逸散的大氣層

這塊岩石也記錄了與水接觸的痕跡。它的一些礦物曾受到改變，而其氧同位素顯示，在一次撞擊將它從火星表面轟出之前，它曾與富含重氧的流體發生反應。塞珀、Liu及同事在 Science Advances 發表的配套論文，測量了其磷酸鹽礦物中的水與氫同位素。當一顆行星將較輕的氫流失到太空時，重氫，氘，便會累積。團隊發現，當時火星水庫中的氘氫比已至少約為地球海水的兩倍。

簡單來說，早在40多億年前，火星就已開始將大氣與水流失至太空。「它記錄了水與岩石之間的交互作用，甚至可能保留了火星大氣層在失去水分時的印記，」塞珀說。

這塊岩石也有助於解答更深層的問題。它的化學特徵指向一種不同於形成常見輝玻無球粒隕石的地函來源，這表示火星內部可能比其隕石收藏所顯示的更加多樣化。

這塊岩石目前還無法告訴我們什麼

沒有人確切知道 Teghaza 001 來自何處。這13個候選地點是依礦物特徵相符而得出，並非已確認的噴發隕坑，而隕石本身不會附帶地址。「火星是一顆複雜的行星，這顆隕石非常酷，但我們不知道它究竟從哪裡來，因此這再次說明了為何我們需要把樣本帶回來，」內華達大學拉斯維加斯分校行星科學家安雅・烏德里（Anya Udry）表示；Udry 並未參與這項研究。

這個年齡是下限。鈾鉛、鉛鉛與銣鍶三種定年時鐘的結果彼此一致，但團隊表示，它們可能都曾在約41億年前的一次加熱事件中被重設。在這種情況下，這塊岩石最初結晶的時間會更早。

地球也留下了自己的痕跡。這顆隕石在被人發現前曾置於撒哈拉，而 NASA 指出，岩石中部分細粒碳酸鹽、硫酸鹽與黏土是在地球上形成。將沙漠風化與古老火星蝕變區分開來，是分析工作的一部分；而艾吉發現的富錳區域是過去環境的線索，並非生命存在的證據。它也只是一塊岩石。單一樣本可以打開一扇窗口，卻無法繪出一顆行星的全貌。

關於 Teghaza 001 的常見問題

Teghaza 001 隕石有多老？

其內部的鋯石晶體顯示年代約為41.1億年，而另一項銣鍶測量也在誤差範圍內得出一致結果。由於後來的一次加熱事件可能重設了這些時鐘，這塊岩石至少在41億年前形成，也可能更早。

科學家如何知道一顆隕石來自火星？

他們測量其氧同位素；不同天體的氧同位素各不相同，並將其礦物與化學成分和火星任務資料進行比較。某些火星隕石中封存的氣體，甚至與 NASA Viking 著陸器測得的大氣成分相符。

Teghaza 001 是最古老的火星隕石嗎？

它是僅有三顆超過40億年歷史的火星隕石之一，另外兩顆為 ALH84001 與「黑美人」(Black Beauty)。ALH84001 年代相近，但幾乎由單一礦物構成；「黑美人」(Black Beauty) 則是碎片的混合物，因此 Teghaza 001 是迄今發現最清楚、最完整的早期地殼樣本。

Teghaza 001 是否顯示火星曾存在生命？

不是。它顯示水曾改變古老地殼中的岩石，也顯示火星早已將氫流失至太空。這些都是科學家在探究生命是否可能存在時所研究的條件，但這塊岩石不含任何生命證據。

下一步是什麼

這顆隕石於2022年被發現，並以馬利的 Teghaza 鹽原命名。其中最大的一塊重442公克，屬於位在 Bethel 的 Maine Mineral & Gem Museum；該館另借出一塊碎片，讓 Caltech 與緬因大學能持續進行研究。年代研究於2026年10月29日刊登在 Science，此前水研究已於6月發表在 Science Advances。Liu表示，她的團隊「才剛剛觸及表面」，而這13個候選地點也為未來的軌道探測器與著陸器提供一份精簡名單，指出這片古老地殼其餘部分可能仍在等待被發現的地點。

參考文獻：Liu et al., “A Martian meteorite that formed ≳4.1 billion years ago samples Mars’ early crust and mantle,” Science, 2026. DOI: 10.1126/science.adz5646

標籤: 天文學, nasa, Mars, Teghaza 001, 火星上的水, 火星隕石