在 NASA 火星軌道器的幫助下，科學家們在火星上識別出一種名為“撞擊玻璃”的奇特材料的沉積物。在地球上，這種相同的材料已被證明可以儲存古代生命的證據，因此火星上的撞擊玻璃可能會為這顆紅色星球過去的可居住性，甚至過去的居民，提供重要的見解。布朗大學的凱文·坎農（Kevin Cannon）和約翰·馬斯塔德（John Mustard）於 6 月 5 日在《地質學》雜誌上報告了這一玻璃發現。
當小行星或彗星撞擊行星表面時，撞擊產生的巨大能量會熔化大量的岩石和土壤。如果這種液態岩石冷卻得足夠快，它就會在原子來不及組織成整齊的晶格之前硬化成固體——撞擊玻璃。與我們在日常生活中遇到的透明玻璃不同，這種材料是深棕色的，幾乎是黑色的，並且只有部分透明。坎農說，它看起來可能像夏威夷等地新鮮冷卻的熔岩，即使這兩種材料是透過不同的過程形成的。坎農是一名博士生，也是該論文的第一作者。
因為小行星和彗星經常撞擊整個太陽系的行星——事實上，碰撞是影響太陽系中所有岩石和冰狀天體的唯一地質過程——科學家們長期以來一直懷疑其他行星上存在撞擊玻璃。這項新的研究為這個觀點提供了觀測支援。
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瞥見玻璃
到目前為止，火星上的撞擊玻璃已被證明難以捉摸，因為它只發出微弱的光譜訊號。科學家透過挑選出這些物質在從行星反射的陽光中留下的獨特光譜“指紋”來識別火星表面的不同型別的岩石。普渡大學的行星科學家布里奧尼·霍根（Briony Horgan）解釋說，不透明的材料會吸收大量的陽光，因此它們在反射光中的光譜特徵比部分半透明材料（如撞擊玻璃）的特徵更強。她沒有參與這項研究。因此，任何可能與撞擊玻璃混合在一起的岩石的訊號很容易壓倒玻璃本身的訊號。
坎農透過製造他自己的人造火星撞擊玻璃克服了這一障礙。他混合粉末製成了一種與火星上的岩石成分相似的混合物，其配方基於火星探測器樣本和火星隕石的研究資料。然後，他將混合物在烤箱中熔化，並使其硬化成仿製的撞擊玻璃。
透過測量這種仿製撞擊玻璃的光譜訊號，坎農和布朗大學地球、環境和行星科學教授馬斯塔德精確地知道在火星表面尋找什麼。馬斯塔德使用一種演算法來搜尋火星勘測軌道器成像光譜儀收集的資料，希望找到類似的訊號。
他們的搜尋在火星表面的隕石坑中發現了一系列以前未檢測到的玻璃沉積物。這些沉積物在隕石坑內的位置——在小行星或彗星撞擊行星時形成的中心峰上——表明玻璃確實是在撞擊過程中形成的。“這並不完全令人驚訝，”坎農在談到他們對玻璃的檢測時說。“我們認為它應該在那裡，而且驗證這一點真的很好。”
“我可以非常自信地說，這項新研究是首次在火星上明確檢測到撞擊玻璃，”霍根說，她曾研究過火星上的其他型別的玻璃沉積物。“凱文開發的檢測方法也很新穎，我期待著看到他還能找到什麼。”
古代生命的潛在證據
在火星上檢測到撞擊玻璃尤其令人興奮，因為對地球上類似玻璃的研究表明，它可以儲存碰撞發生之前和之後存在的生命的遺蹟。
去年，由布朗大學的彼得·舒爾茨（Peter Schultz）領導的一個地質學家團隊報告說，他們在阿根廷隕石坑的撞擊玻璃中發現了植物葉子，就像琥珀中包裹的昆蟲一樣。這些葉子被完好地儲存到細胞水平。根據舒爾茨的說法，撞擊玻璃可能也會類似地捕獲和儲存火星上生物的碎片。這一建議促使坎農和馬斯塔德進行了搜尋。“沒有證據表明火星上曾經存在生命，”紐約城市大學金斯堡社群學院的行星科學家基倫·霍華德（Kieren Howard）說，他沒有參與坎農和馬斯塔德的研究，但審閱了該論文的早期版本。然而，如果火星曾經有人居住，那麼撞擊玻璃內部的生命遺蹟“可能僅僅允許重建古代環境，就像時間膠囊一樣。”霍華德說，他對坎農和馬斯塔德的發現感到謹慎的興奮。
撞擊玻璃不僅可以提供撞擊發生時爆炸區域內生命的快照；玻璃本身還可以容納在塵埃落定後遷入的微生物生命。
一組稱為化學自養生物的生物可以鑽入玻璃並以其營養為生。“這些傢伙被認為是地球上最早的生命型別之一，也被認為是可能在其他行星上持續存在的微生物型別，”安大略省西部大學的哈利·薩珀斯（Haley Sapers）說，“它們是非常原始的形式，它們基本上吃石頭。”
其中一些微生物會分泌一種有機酸，使其能夠溶解玻璃並消耗其營養。隨著玻璃的溶解，微生物會鑽得更深，形成薩珀斯所說的“有點像微米大小的蠕蟲洞”。因為撞擊玻璃的營養物質沒有鎖定在晶體結構中，所以這些微生物透過優先在玻璃狀基質上而不是在更結晶的材料上定殖來滿足它們特殊的飲食習慣。儘管在地球上從未見過真正的化學自養生物在撞擊玻璃中蠕動，但薩珀斯說，有強有力的證據表明它們在德國 1500 萬年前的諾德林根隕石坑的撞擊玻璃中定殖。
因此，如果在火星玻璃中發現了這些微小的隧道，這是否可以證明這顆紅色星球曾經是，或者可能仍然是一群外星微生物的家園？這樣的隧道肯定會讓人懷疑至少曾經有生命存在。然而，根據坎農的說法，“沒有理由認為今天火星上有任何活的生命。”此外，薩珀斯說，在玻璃中檢測隧道需要將樣本帶回地球，這肯定會殺死玻璃中仍然存活的任何東西。
關於大氣演化的線索
即使坎農和馬斯塔德的撞擊玻璃沒有捕獲到任何生命遺蹟或容納任何微生物，它也可能儲存了碰撞時的大氣氣體。根據霍根的說法，瞭解火星大氣層隨時間的演變對於弄清楚其表面曾經有多麼適宜居住至關重要。
行星科學家已經檢查了來自火星的隕石，這些隕石包含在隕石墜落到地球時熔化的物質中捕獲的火星大氣氣體。（這個特徵首先將它們識別為火星隕石。）但這些隕石都是在過去 2000 萬年內從火星噴射出來的，這在地質時間尺度上是相當近的。研究火星表面的撞擊玻璃將為我們提供關於其大氣層如何演化的新見解。