陨石策展人从火星岩石中提取秘密

[本文最初以“触摸不可触之物”为题刊登在印刷版上。]

触觉有一种特别之处。它是检验其他感官的真理的见证者：标有“油漆未干”标志的长凳，在我们用手指探询地触碰之前，它并没有真正湿透。相反，凡是我们无法触摸的东西，都笼罩着一层不真实的气氛。那么，研究遥远行星和久远地质年代的科学家，似乎注定要生活在抽象的永久泡泡中。

与卡尔·阿吉的一番交谈，让我很快纠正了我的看法。他的头衔是新墨西哥大学陨石研究所所长，但更恰当的描述可能是一个触摸不可触之物的人。

阿吉每天都在重现地球深处的条件，探索数十亿年前的地质事件，并探究其他行星的化学秘密。最近，他以研究一块绰号为“黑美人”的、重约11盎司的三角形岩石而引起了轰动。

“起初没人确切知道它是什么，”阿吉说。“它看起来与我以前见过的任何东西都太不一样了。”他今年早些时候在《科学》杂志上发表的实验室分析证明，它实际上是一颗起源于火星的陨石，而且，有趣的是，它来自一个水资源丰富的地区。

“黑美人”提供了火星曾经比地球更像地球的一个快照。它也与NASA“好奇号”火星车正在进行的红星探测相辅相成。但当那台耗资20亿美元的机器人缓慢地在火星表面爬行，费力地进行车载测试并向地球发送火星地质信息时，阿吉则在他的实验室设备上全力释放了对“黑美人”的分析。

并且，他手中就握着一块红星的碎片。

重现地球内部

20世纪80年代，当他还是哥伦比亚大学的学生时，阿吉就已经知道他想用一种触觉的方式来研究行星的形成和演化。他的第一个方法是在实验室里创造出非地球的条件。

“我当时在进行高压研究，使用了能够达到前所未有压力和温度的新技术，”阿吉说。这些技术使他能够模拟太阳系行星在约46亿年前开始形成时，它们内部深处的条件。

二十年来，阿吉使用各种复杂的压力机和加热装置，在高达每平方英寸350万磅的压力和接近4500度的温度下对样品进行挤压。他处理的样品尺寸在外人看来可能微不足道——大约1立方毫米，相当于一粒粗糙的沙子——但对阿吉来说，这样一个小点就是一个微型世界。

“它足够大，可以熔化；你可以形成数百个晶体，”他说。

阿吉的工艺很简单。打开压力机，放入与地球形成原料相当的样品。施加在生长中的行星内部曾存在的温度和压力。然后坐下来看看会发生什么。哪些元素会结合在一起，哪些会各奔东西？哪些会下沉，哪些会漂浮？

上升到顶部的是代表地球的地壳。我们生活在地壳上，确切地知道它的成分，所以阿吉可以不断调整他的实验，直到它与现实完全匹配。然后剩下的就是代表其他沉入的部分，阿吉终于能够握住一小块地球的深层内部。

阿吉的研究为“婴儿地球深处数百英里完全熔化，使得重金属能够迅速从较轻的岩石物质中分离出来——就像油从水中逃逸一样”的理论提供了强有力的实验支持。

“这就是你如何能从一个立方毫米大小的实验室实验，得出一个广泛的结论，比如‘在地质学意义上，分异和地核形成的过程非常迅速，仅用了几百万年’，”他带着一丝挥之不去的惊叹说道。“想想看，这真是太不可思议了。”

实验室里的一点火星

尽管取得了这些令人印象深刻的成功，但当他在2002年被任命为陨石研究所所长时，阿吉的兴趣开始转向陨石——这是他年轻时的一个爱好。该机构成立于1944年，最初是一个陨石收藏，但当阿吉接手时，它已经发展成为一个致力于从地面研究太空的研究收藏。

这项工作让阿吉接触到了各种奇异的物体，包括似乎起源于月球和火星的陨石。但没有什么能让他为“黑美人”或它最初的目录号NWA 7034做好准备。

和许多阿吉接触到的陨石一样，这颗陨石也经历了很多路途。它是由一位摩洛哥的游牧陨石猎人发现的（“NWA”代表西北非），他将其卖给了一位当地的经销商，经销商又将其卖给了一位名叫杰伊·皮亚特克的著名收藏家，最后由皮亚特克将其捐赠给了研究所。

阿吉像对待任何新到的物品一样对待NWA 7034，用他的高科技工具对其进行探查以进行分类。“这有点像寻宝，”他说。“通常在电子探针分析之后，我就可以准确地说出这是什么类型的陨石。它是火星的吗？是月球的吗？也许它只是一块看起来像月球或火星的地球岩石。我们称之为‘陨石错误’。”

然而，NWA 7034不符合任何类别。阿吉感到非常沮丧，于是把它放了一个月，然后又重新尝试。这次他用金刚石锯将其切割开，并开始从内部进行分析。他仍然对结果感到困惑。“它暗示着火星，但又不像任何其他火星陨石，”他说。最奇怪的是，它富含水分——比任何其他已知火星碎片的水含量都要高10倍。这个奇怪之处最终成为了关键线索。

阿吉意识到，“黑美人”与其他火星陨石不匹配，但它与NASA的“勇气号”火星车在盖泽夫陨石坑分析的岩石和土壤样本非常相似，那里的矿物清楚地表明曾经存在水。

不幸的是，所有的其他火星陨石都起源于这颗行星干燥的地区。相比之下，NASA故意将它的火星车派往那些看起来曾经湿润过的地方。有了“黑美人”，地球上的科学家们终于有了一块样本，可以与火星车正在探索的、可能适合生命存在的地方相匹配。

终于，“黑美人”的故事碎片开始拼凑起来。放射性测年显示，这颗陨石有21亿年的历史，其起源时期恰好处于一个鲜为人知的火星地质历史阶段——亚马逊纪。

“这是一个火星可能从一个湿润、温暖的地方——也许是生命的港湾——转变为我们现在看到的样子：一个干燥、寒冷、不适宜的环境，不利于生命，”阿吉说。他认为“黑美人”是一种火山岩，在上升到火星表面的过程中接触了大量的水。也许它通过地下水喷发，或者也许它是一个地热系统的一部分。

“我们不知道水的状态。我们只知道水很多，这非常令人兴奋，”阿吉说。

这块岩石在表面上存在了亿万年，直到一颗小行星撞击火星，将地壳碎片抛入太空。其中一块碎片在太空中漂浮了大约500万年——阿吉可以通过岩石上蚀刻的宇宙射线痕迹来判断——直到它落到地球上，最终进入阿吉的实验室。

对“好奇号”火星车的联合研究员、阿吉在新墨西哥大学的同事霍顿·纽瑟姆来说，能够在地球上获得一块富含水分的火星岩石是一个重大发现。“这个样本足够大，可以用各种实验室技术进行研究，这极大地扩展了我们对火星表面的了解，”他说。

“黑美人”将使NASA科学家能够重新校准他们的火星车和轨道器传回的化学数据。它将加深我们对火星形成及其相对近期的气候历史的理解——“整个星球，跨越空间和时间”。纽瑟姆补充道，“能够触摸到这些来自其他星球的样本，这本身就令人兴奋。”

阿吉对“黑美人”还有很多研究要做，包括与其他科学家合作寻找有机物的痕迹，以帮助回答火星是否真的能够支持生命。但他已经在期待能够接触到其他哪些难以到达的地方。“下一个挑战是找到一颗来自金星的陨石，”他说。“那绝对是笔大买卖！”