火星曾经拥有一个长寿命磁场，延长了生命存在的机会

科学家认为，在古代，火星远不是今天寒冷荒凉的沙漠的样子。河流冲刷峡谷，湖泊填满陨石坑，磁场可能抵挡了太空辐射，防止它侵蚀大气中的水分。

主流理论认为，随着火星内部变冷，它的磁场逐渐消失，大气层变得没有保护，结束了这个温暖潮湿的时期，而这时火星可能孕育了生命。但研究人员无法就这种情况发生的时间达成一致。

现在，用一种新型量子显微镜研究的著名火星陨石碎片提供的证据表明，该行星的磁场一直持续到 39 亿年前，比许多人想象的还要长数亿年。

陨石是一种火星岩石，在一次撞击中从母星脱离后最终落在地球上，陨石中的线索可以延长火星的宜居时间，并调和该行星早期历史的相互矛盾的时间表。

上周在美国地球物理联合会 (AGU) 的一次会议上进行了讨论，这些发现还支持这样一种观点，即在地球上，火星的磁场有时会翻转——这种行为可以揭示曾经为它提供动力的外核中的熔融发电机。

当某些种类的含铁矿物从熔岩中结晶出来时，它们的内部磁场会像小圆规一样与行星的磁场对齐，从而保留方向的标记。随后的撞击事件可以加热岩石的一部分，用后来的磁场给它上釉，并创造出一个磁性的重写本。

火星周围的轨道器已经在火星表面的岩石中绘制了这些残余磁信号。但地球上一些最大、最古老的伤疤——Hellas、Argyre 和 Isidis 小行星撞击盆地——似乎根本不包含磁化岩石。大多数研究人员认为，这是因为在大约 41 亿年前，这些陨石坑形成时，磁力发电机已经消退。然而，奇怪的是，轨道飞行器已经在火星其他地区年轻几亿年的熔岩中检测到磁性特征，这表明该区域以某种方式存在的时间比盆地所显示的要长。

哈佛大学地球与行星科学研究生莎拉斯蒂尔说：“如果你有这两个根本相反的时间表，就很难说你真正了解过去在另一个星球上发生的事情。”

斯蒂尔想知道 1984 年从南极洲取回的火星陨石 Allan Hills 84001 是否对这个问题有话要说。1990 年代陨石中含有细菌化石的说法被揭穿，这使这块重 2 公斤的岩石声名狼藉，但研究人员至今仍在研究它，因为它已有 41 亿年历史，是唯一已知的记录火星历史关键时期的原始样本。

斯蒂尔和哈佛大学行星科学家 Roger Fu 使用 Fu 最先进的量子金刚石显微镜对 0.6 克 Allan Hills 样品的三个纸薄切片进行了成像。它是世界上为数不多的少数几个设备之一，它依赖于钻石中原子杂质对磁场微小变化的敏感性；它可以将这些变化映射到像人的头发一样小的颗粒上。增强的分辨率揭示了一些令人惊讶的事情：三个不同的硫化铁矿物种群，两个在不同方向被强烈磁化，而另一个则缺乏明显的磁特征。

在一篇目前正在审查的论文中，斯蒂尔和傅提出，这些分组反映了陨石记录的三个已知撞击事件——放射性测年法将其放置在大约 40 亿、39 亿和 11 亿年前。Fu 说，由于这两个较古老的矿物群具有高度磁化性，全球磁场在 39 亿年前肯定仍然存在。这个有 39 亿年历史的磁场似乎比较强：大约 17 微特斯拉（大约是地球磁场平均强度的三分之一）。

麻省理工学院的行星科学家本韦斯说，以这种强度，该场可能有助于偏转有害的宇宙射线，保护潜在的早期生命形式。它还可以保护大气免受太阳风的影响，太阳风是一种粒子流，可以加速水蒸气和其他成分向太空的流失。“发电机停留的时间越长，你在火星上可能适合居住的时间就越长，”Weiss 说。

加州大学伯克利分校的行星地球物理学家 Rob Lillis 对这种推理更为谨慎。他说，磁场还可以通过将更多的太阳风输送到两极来加速大气损失。

这些矿物还提供了了解行星内部运作的线索：两个磁化种群记录的磁场指向几乎相反的方向——相隔 138°。研究人员说，岩石在两次撞击之间简单地旋转的可能性很小。相反，他们提出火星发电机一定是翻转了它的两极，就像地球每隔几亿年就翻转一次一样。计算机模拟显示发电机仅在行星熔融外核的狭窄范围内的对流条件下反转，因此火星反转可能有助于限制其发电机的历史和性质，Lillis 说。

反向发电机也可以帮助解释为什么许多大型古代盆地缺乏磁信号。在 AGU 的演示中，斯蒂尔使用计算机模拟显示交变磁场层可以基本上抵消盆地的净磁场——使它们看起来被消磁了。斯蒂尔说，逆转可能“让我们一劳永逸地把所有的线绑在一起”。

作为奖励，磁反转可以为来自不同位置的岩石提供一个共同的时间标记。Weiss 说：“听到陨石发生倒转的证据让我很兴奋，”他在 AGU 的另一场演讲中提议使用倒转来确定火星岩石的年代。“如果 [Mars's dynamo] 正在逆转，我们在这里想到的那个计划突然变得更加可行。”

傅说他欠艾伦山陨石的债，当他第一次在电视上了解到这块著名的岩石时，这激发了他小时候对科学的热爱。“早期火星在很多方面都是一个黑匣子，”傅说。“事实上，我们正在处理一块已经被分析到死的岩石……并且仍然可以从中获取新信息，我认为这真的很酷。”