一项对古老太空岩石的新研究表明，一颗独一无二的火星陨石拥有出乎意料的化学成分，这可能会完善科学家关于类地行星如何形成的模型。
这个遥远样本的化学线索表明，火星和地球——这两颗岩石行星且是太阳系的近邻，常被视为“双胞胎”——的诞生方式截然不同：地球形成得比较缓慢，而火星则快得多。
目前关于火星或地球这类岩石行星形成的假说认为，行星内部的某些元素应该与其大气层中的元素具有相同的化学特征。这是因为，在大约45亿年前太阳系早期，这些岩石行星都被熔岩海洋覆盖。随着行星冷却，其熔融的地幔固化，这个过程可能释放了形成大气的气体。
那些气体并非随意选择的化学物质。它们是挥发性物质，即极易汽化的化学元素和化合物。挥发性物质包括氢、碳、氧、氮以及惰性气体（即不与环境发生反应的惰性元素）。在地球上，这些化学物质最终使我们的世界得以发展并孕育生命。
为了寻找火星上这个过程的迹象，瑞士苏黎世联邦理工学院地球化学与岩石学研究所的博士后研究员 Sandrine Péron 比较了两种火星氩气（一种惰性气体）的来源。一种来源是源自火星内部的一颗陨石。另一种是NASA好奇号火星车从火星大气中采样得到的氩气同位素。出乎意料的是，氩气的特征并不匹配。这可能会改变火星最初获取挥发性物质和大气层的事件顺序。
Péron说：“这有点违背了挥发物吸积的标准模型。”她的研究结果发表在周四的《科学》杂志上，刊载于 一篇论文 中。“我们的研究表明，情况要复杂一些。”
太阳系中的行星是由我们太阳诞生后的残骸形成的。物质团块在围绕着新生恒星旋转的气体和尘埃盘——称为太阳星云——中聚集。有些团块通过引力和碰撞累积，变得足够大，形成了行星并发展出复杂的地理过程。其他的则保持微小且不活跃，成为原始的小行星和彗星。
科学家认为，在行星发展的早期阶段，挥发性物质直接从太阳星云被吸收到新形成的行星中。之后，随着太阳星云的消散，更多的挥发性物质通过富含球粒陨石（太阳系早期未发生变化的小块石质小行星）的撞击被输送过来。这些陨石随后熔入熔岩海洋。
如果大气是由太空岩石输送的，那么行星科学家会预期行星大气中的挥发性物质会与球粒陨石中的物质匹配，而不是太阳星云中的。然而，Péron发现，来自火星内部的氩气几乎是纯球粒陨石型的，而大气中的氩气则是太阳星云型的。
因此，Péron推测，也许火星在早期受到了球粒陨石的撞击，然后在其固化时，仍然有足够的太阳星云在其硬化的红色星球周围形成大气层。她解释说，星云可能在太阳形成约1000万年后就消散了，所以火星的吸积必须在此之前很久就完成，可能是在最初的400万年内。
卡内基科学研究所（Carnegie Institution for Science）从事类地行星形成研究的博士后研究员 Matt Clement 没有参与这项研究。他说：“看起来火星是从形成时充斥着太阳系的原始气体中获取的大气层。这与我们的整体认识基本一致。我们认为火星的形成速度比地球快得多得多。”
科学家们之所以经常研究火星以了解早期太阳系，正是因为它被认为形成速度非常快。火星的质量是地球的十分之一，地质活动也远不如地球活跃，这意味着红色星球可能保留了我们行星邻里早期的大部分状况。
然而，要研究火星的化学成分，科学家们要么必须派遣好奇号火星车这样的机械使者前往火星，要么研究那些从火星脱落、飞掠太空并最终降落在地球表面的火星碎片。这样的陨石只有几百块。
Péron研究的这颗陨石是独一无二的。1815年，它穿过地球大气层，在法国沙西尼（Chassigny）地区碎裂成多块。自那时以来，研究Chassigny陨石碎片（与其他火星陨石不同）的科学家认为，它很可能来自火星内部。
Clement说，这项研究凸显了关于行星形成我们仍有许多未知。他说：“我们仍然不完全了解我们自己行星以及离我们最近几颗行星上的挥发物究竟来自哪里。我们对测量最精确的行星的形成过程研究得越深入，这个过程似乎就越复杂。”
Clement补充说，地球和火星之间的每一个新的不同之处，都暗示着其他地方的行星存在更多样性。“如果如此近距离的行星可以如此轻易地形成得如此不同，”他说，那么科学家们在其他恒星周围可能会发现什么奇特的行星呢？
