南极发现的火星陨石，闪耀大阪世博会

国立极地研究所，是收藏南极陨石的极地宝库

国立极地研究所坐落在东京都立川市，是日本南极与北极科研的核心机构，也是日本南极地区观测队的活动基地。该研究所引以为傲的是它的“南极陨石收藏库”。所内的无菌室内，保存着多达17400颗来自南极的陨石，为防止来自外部的污染和陨石变质劣化，这里严格保持室温22摄氏度、湿度50%以下的储存环境。其“藏品”包括保存着太阳系早期信息的原始陨石，以及来自月球和火星的陨石等。

为何在南极能发现如此多的陨石呢？关键在于覆盖南极大陆的巨大冰盖（厚重的冰体）的运动及地形。坠落的陨石随积雪一同被卷入冰盖，冰盖以每年数米的速度从内陆缓慢流向海岸。陨石也随冰盖流动，历经数万年甚至更久被移至大海。通常，冰盖在海岸处形成冰山并在海中融化，但如果途中有山脉等障碍物阻挡，冰流就会受阻。在被阻挡的区域，强烈的下降风会侵蚀或升华表面的冰层，使内部的陨石逐渐堆积到地表。

在这样的陨石富集区，尤其是没有积雪且蓝色冰层裸露的裸冰带，黑色的陨石在冰面上格外显眼，易于被发现。发现Yamato 000593火星陨石的大和山脉（位于昭和基地以南约350公里处，海拔约2000米）周边，正是满足这些条件的世界顶级陨石富集区之一。

发现Yamato 000593火星陨石的南极大和山脉（中央）周边裸冰带。山脉最高海拔2500米，裸冰带海拔也达2000-2200米。1969年日本观测队在这里首次发现9颗陨石

世界最大的辉石之一

Yamato 000593火星陨石呈橄榄球状，于2000年由日本第41次南极地区观测队发现。宽29厘米、厚22厘米、高17.5厘米，重达13.71公斤，是地球上已发现的最大级别的单一火星陨石（因科研教学需要切取了一部分，世博会展出的样品重12.7公斤）。

这块陨石属于一种名为“辉橄无球粒陨石”的火星陨石。辉橄无球粒陨石主要由绿色的单斜辉石构成，是玄武质岩浆相对缓慢冷却凝固形成的火成岩，但质地脆弱，移动时非常容易剥落碎屑。这颗陨石是迄今为止发现的辉橄无球粒陨石中体积最大的标本，学术价值极高。

在发现地附近，还找到了同为辉橄无球粒陨石的“Yamato 000749”（1.28公斤）和“Yamato 000802”（22克）两块陨石。这三者的成分和结构极为相似，特别是Yamato 000749，其表面的熔壳只有部分残留，这表明它们很可能原本是一块陨石，在进入地球大气层前后发生了分裂。

Yamato 000593火星陨石的侧面

在Yamato 000593陨石附近发现的Yamato 000749（左）和Yamato 000802

陨石发现背后的故事：冰原探险与奇遇

发现Yamato 000593火星陨石的经过，要追溯到第41次观测队越冬期间执行的一次任务。包括地学专家今荣直也（现为极地研究所助教）在内的6名队员被选中执行此项任务，目标是在大和山脉周边的裸冰带搜寻陨石。

他们驾驶的是3辆大型雪地车，车后连接着装载燃料、食物、观测设备、居住舱、陨石储存箱等共计22台雪橇，宛如一支在冰原上行进的商队。2000年10月27日，队伍从昭和基地出发，经由中转地瑞穗基地，驶过了单程约630公里的路程。

向南极内陆进发的路途异常艰难。首先，强风侵蚀冰雪表面形成的崎岖地形“雪脊”阻挡着一行人的去路。坚硬锋利的冰棱连绵不断，雪地车不得不将时速减至5公里左右，极为谨慎地前行。还有极为危险的深达数十米的冰裂缝“冰裂隙带”要通过，零下15度以下的严寒也在不断消耗着队员的体力。途中还发生了装载食物的雪橇悬吊在被雪掩盖的冰裂隙上的险情，但队员们凭借出色的团队协作，在未丢失任何食物的情况下成功回收了雪橇，科考任务得以继续执行。

出发后的第19天，历经重重险阻，大和山脉终于出现在眼前。目的地周边的裸冰带，是一片古老冰层熠熠生辉的神秘之地。短暂休整后，为期54天的搜索工作开始了。在晴朗的天空下，3辆雪地摩托在蓝色冰原上前进，队员们仔细搜寻着陨石。

11月的一天，团队发现了一颗重约51公斤、主要成分为铁的陨石。这是当时在大和山脉发现的最大陨石，众人欣喜若狂。正在兴奋之际，仅约500米开外，另一块大石头映入队员们的眼帘——这就是后来编号为“Yamato 000593”的珍贵陨石。当时虽能判断出它是石质陨石，但其真正的价值尚需等待后续的研究分析才能揭晓。

发现者之一、今荣助教回忆道：“发现时，它独特的形状和泛着绿色的色泽令人印象深刻。凭直觉，我知道这是一种前所未见的陨石类型，回国后立刻对它进行了分析。”

第41次南极地区观测队执行陨石搜索任务的车队，由3辆大型雪地车拖曳22台雪橇组成

陨石搜索工作现场，3辆雪地摩托与大型雪地车并行，在冰原上搜寻陨石

Yamato 000593火星陨石发现时的现场照片

来自火星的时间胶囊，诉说着13亿年的旅程

运回日本后，这块陨石在极地研究所接受了精密的分析。科研人员运用高科技手段，首先确定了这块陨石来自火星。决定性依据在于陨石内部稀有气体同位素、氮气、二氧化碳等成分的组成，这些数据与上世纪70年代美国“维京号”探测器测得的火星大气数据高度吻合。这是岩石形成时封存了火星大气的铁证。

此外，科研人员还在这块陨石中发现了粘土矿物。粘土矿物通常在与水反应后形成，这表明它还在火星时期，其表层附近很可能存在过水。这为如今干燥的火星曾经拥有温暖湿润的环境提供了证据。

研究还揭示了这块陨石跨越浩瀚时空的旅程。通过放射性同位素测年法确定，其凝固形成的年代约为13亿年前，由火星内部地幔上升的岩浆在接近地表处冷却而成。同时，计算出它在宇宙空间中暴露的时间（宇宙线暴露年龄）约为1000万年。这意味着在1000万年前，火星曾遭受过一次巨大的陨石撞击，其冲击力将包括Yamato 000593在内的碎片抛射到了宇宙空间。

挣脱火星引力的Yamato 000593在浩瀚的宇宙中飘荡，一边绕太阳公转，一边逐渐接近地球轨道，最终被地球引力捕获，突破大气层，坠落在南极大陆的冰盖上。有趣的是，全球已发现29颗同样被认为约在1000万年前离开火星的陨石，这有力地印证了那个时期在火星上发生过大规模撞击事件。

光学显微镜下的Yamato 000593火星陨石切片。其内部的橄榄石已部分蚀变并伴有粘土矿物，成为火星表层曾存在水的证据

南极陨石研究的意义与前景：解开太阳系之谜的钥匙

像Yamato 000593这样已明确源自火星的陨石虽然稀少，但极地研所保存的整个南极陨石库对科学研究具有不可估量的价值，其中许多是约45.6亿年前形成的原始陨石。这个年代被认为是太阳系的年龄，这些陨石近乎原封不动地保存了行星形成前尘埃和气体聚集的物质，堪称太阳系诞生瞬间的“化石”。

通过分析这些陨石，可以探究太阳和行星的形成过程、与生命起源相关的有机物生成等宇宙的根本性问题。每一颗陨石都是太阳系诞生拼图的重要一块。在分析2019年小行星探测器“隼鸟2号”采集的小行星“龙宫”样本时，这个陨石库作为比较研究对象也发挥了极其重要的作用。通过比较不同起源的太阳系早期物质，科研人员对太阳系物质演化多样性和普遍性的理解进一步加深。南极的陨石搜寻工作今后仍将持续，这是一个持续发展的研究领域。随着分析技术的进步，新的发现值得期待。

在世博会感受浩瀚宇宙的浪漫

大阪世博会上展出的Yamato 000593火星陨石绝非仅仅是一块稀有的石头。它是来自于宇宙的“神秘使者”，13亿年前诞生于火星，历经1000万年宇宙旅行抵达南极，并最终被日本观测队发现。它的内部铭刻着火星上水的记忆和太阳系漫长的演化历史。

希望大家能够亲临世博会现场，亲眼目睹这块“火星的碎片”。当你感受到它厚重的存在感、独特的质地以及其中蕴含的宏伟壮阔的宇宙史诗时，定会对宇宙的浩瀚、地球的奇迹以及人类的探索精神产生全新的感动。

*本文所有图片由国立极地研究所提供

标题图片：日本观测队在南极发现的Yamato 000593火星陨石

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