火星曾拥有磁场，可以保护大气中的水分不受太空辐射的影响。图片来源：NASA/JPL/GSFC

科学家相信，很久以前，火星并不是如今寒冷荒凉的样子。那时，河流雕刻着峡谷，湖泊填满了陨石坑，而磁场可能阻挡着太空辐射，防止其侵蚀大气中的水分。

主流理论认为，随着火星内部冷却，它的磁场消失了，结束了这一温暖潮湿的时期——那时的行星可能拥有生命。但研究人员无法就这种情况发生的时间达成一致。

如今，美国科学家用一台新型量子显微镜研究了一颗著名的火星陨石的碎片。这颗陨石是一块火星岩石，在一次撞击后飞离火星并落在地球上。研究表明，火星磁场一直持续到39亿年前，比许多人想象的长了数亿年。

科学家近日在美国地球物理联合会的一次会议上讨论了上述发现。该发现也支持这一观点，即火星磁场有时会像地球磁场一样发生翻转，这一发现可能有助于揭示火星外核曾经的熔融“动力源”。

“这项研究很好地描绘了可能发生的事情。”未参加该研究的北亚利桑那大学古地磁学家Jennifer Buz说，“在以前的技术条件下，这一工作是不可能完成的。”

当某些种类的含铁矿物从熔融岩石中结晶时，其内部磁场会像指南针一样与行星磁场“对齐”，从而保留其定向印记。随后的撞击事件会加热岩石，使其被后来的磁场覆盖，形成多重磁性。

环绕火星的轨道飞行器在火星表面的岩石中绘制了这些残留的磁信号。但火星上一些最大、最古老的“伤疤”似乎不包含磁化岩石。大多数研究人员认为，大约41亿年前，在这些陨石坑形成时，磁性动力源已经减弱了。

然而，奇怪的是，轨道飞行器却在火星其他年轻数亿年的熔岩中检测到了磁信号。这表明，该磁场存在的时间比盆地所透露的时间更长。

哈佛大学地球与行星科学研究生Sarah Steele说：“如果有两条完全相反的时间线，就不能说真正理解了另一颗星球过去发生的事情。”

该研究使用的样本是1984年发现的火星陨石Allan Hills 84001。它有41亿年历史，是已知记录火星这个关键时期的唯一原始样本。

Steele和哈佛大学行星科学家Roger Fu借助最先进的量子金刚石显微镜，对3个薄如纸片的0.6克样品进行了成像。超强分辨率揭示了3种不同的硫化铁矿物，其中两种在不同方向上被强烈磁化，一种则缺乏明显的磁性特征。

这反映了陨石记录的3次已知撞击事件，分别发生在大约40亿年前、39亿年前和11亿年前。Fu解释说，两种较古老的矿物都被高度磁化，这表明39亿年前火星磁场仍然存在。磁场约为17微特斯拉，是地球磁场平均强度的1/3。

麻省理工学院行星科学家Ben Weiss说，在这样的强度下，磁场可以帮助偏转有害的宇宙射线，保护潜在的早期生命形式，以及保护火星大气免受太阳风的影响。

此外，这些矿物也为火星的内部运行提供了线索。研究人员表示，火星就像地球一样每几亿年发生一次磁极翻转。