近日，美国洛斯阿拉莫斯国家实验室宣称，利用“毅力号”火星车在火星鹅卵石中有了新发现——疑似宝石级矿物刚玉。这一消息经媒体报道后，迅速引发广泛关注，网友们纷纷展开想象，有人联想到浪漫的星际场景，有人则憧憬起火星珠宝的商业前景。然而，南京大学地球科学与工程学院的张爱铖教授在接受采访时，却给出了更为冷静和客观的分析。
刚玉，作为一种氧化物矿物，主要成分是氧化铝（Al2O3）。红宝石和蓝宝石都属于宝石级别的刚玉，二者化学成分相同，只是因内部致色元素含量不同而呈现出不同颜色。张爱铖教授解释说：“当多种离子共存时，就像调色一样互相抑制，最终的颜色取决于哪种离子占主导。”具体而言，若刚玉颗粒中三价铬（Cr）元素含量较多，就会呈现红色，即红宝石；若二价铁（Fe）元素和四价钛（Ti）元素含量多一些，则会呈现蓝色，非铬致色的其他刚玉统称为蓝宝石。就目前火星探测所获取的信息来看，仅发现了三价的铬，铁、钛的价态和含量信息尚不明确，所以该矿物可能是红宝石，也可能是蓝宝石。
张爱铖教授指出，媒体所称的“宝石”说法过于夸张。从探测情况来看，火星车只是在鹅卵石里发现了极小的刚玉颗粒，并未发现透明度高、尺寸足够大、能够用于制作珠宝的真正宝石级矿物。而且，目前还不能百分百确认发现的就是刚玉颗粒。由于火星车探测到的岩石碎块仅1 - 2厘米左右，其中的刚玉颗粒更小，无法像研究地球样品那样进行切片观察包裹体或晶体形态。研究仅探测出铝元素占比较高，其他元素含量不确定，只能说存在刚玉的可能性较大，但也存在误判风险。
此次研究主要运用了SuperCam的激光诱导击穿光谱（LIBS）和发光光谱两种技术。LIBS用于测定岩石中的主要元素，如铝、硅等；发光光谱则用于检测特定的微量元素，像铬、锰和稀土等。激光先将目标物质气化，激发成等离子体，原子、离子处于高能态，冷却回基态时会释放特征光谱，不同元素的光谱不同，通过联用这两种技术就可以测定岩石中的主要元素和微量元素。不过，张爱铖教授也提到，这里存在两个问题。一是火星表面大气稀薄，远距离测量可能不准确；二是研究并未直接观测到刚玉颗粒，只是发现了一块铝含量较高的浅色岩石，其成分可能与粘土相似，且岩石中还可能含有长石，除了铝还有硅、钙、钠等成分。所以，“存在刚玉”只是一种潜在可能性，并非确定结论。若要确认是红宝石，必须先百分百确认刚玉颗粒存在，并证明其中铬含量较高才行，但目前高铝也可能来自长石等其他矿物。
谈及宝石的形成原因，张爱铖教授表示，在地球上，红宝石、蓝宝石的形成有多种成因，并非只有“构造活动”这一种方式，但核心条件是形成的地方铝含量高、硅含量低。因为硅少时铝才能独立形成刚玉，否则铝会与硅形成长石等硅酸盐矿物。例如火山喷发可以带出宝石级的刚玉，矽卡岩作用中碳酸盐岩浆与硅酸盐岩浆混合降低硅的比例，铝含量高也会形成刚玉，而且温度较高也有利于刚玉的产生。因此，刚玉的形成与构造活动并没有那么紧密的联系。回到火星上的样品，火山活动成因难以成立，因为火星这块岩石颜色很浅，而火山岩通常颜色较深；矽卡岩成因也未找到相关地质记录。由于样品是在撞击坑中发现的，张爱铖教授认同陨石撞击形成刚玉的可能性较大，撞击产生的高温高压可能改变了原有岩石，使铝富集并形成了刚玉，但目前也只是推测，不能完全确定具体的形成方式。
张爱铖教授还分享了他们课题组的两项工作，展示了刚玉两种不同的“出身”。一种是深部岩浆活动成因，类似于地球上火山活动捕获红宝石或蓝宝石巨晶的过程，他们在灶神星上就发现了这种来自星球深部的刚玉，它代表了深部岩浆活动的记录。另一种是撞击成因，小行星或陨石以极高速度撞击星球表面，产生巨大能量，使撞击区域岩石瞬间熔化，这种极端的高温高压环境也能创造出新的矿物，他们团队就曾在灶神星上撞击熔融区域发现了刚玉。5年前张爱铖团队曾在月球陨石中发现了一种形态绝美的刚玉，看起来像一朵盛开的“花”，他们还给它取名为“月球之花”。这种“花”的成因是月球表面覆盖着富含铝元素的岩石——斜长石，当陨石猛烈撞击月球表面时，巨大的冲击力使局部岩石升温到极高温度，长石发生熔化和重新结晶，最终形成了这种花朵形状的刚玉集合体。
如果火星上发现的刚玉是深部岩浆活动的产物，那么它就能帮助科学家理解火星内部的热演化历史，说明火星内部曾经有过富铝的岩浆活动，且热活动比想象中更复杂。但如果刚玉是撞击成因，那就与火星内部演化无关，只是一个外来事件的记录。对于能否直接用地球的模型去理解火星，张爱铖教授表示，地球、火星、月球都属于类地行星，可以相互类比，但不能直接照搬。因为火星半径只有地球的一半左右，内部压强小很多，物质在低压下的行为与地球深处高压环境下有很大差异，通常是用研究更充分的地球模型去帮助理解火星，反过来则很难。
在张爱铖教授看来，目前火星探测最受关注的目标是寻找生命，主要有两条路径：一是直接寻找生命本身，二是间接寻找生命存在的环境线索，比如液态水或与水成因相关的矿物。如果能找到形成于液态水环境下的矿物，就可以推断火星曾经或现在具备宜居条件，从而间接建立矿物与生命之间的联系。至于这次发现的刚玉，张爱铖教授称它与生命关系不大，但其他某些矿物，比如含水矿物如果被发现，就可能具有重要意义。找到某个矿物并不能直接证明生命存在，但可以作为一个值得探索的线索，科学家们正是通过寻找这些潜在的联系，逐步逼近火星生命之谜的答案。
当被问到若在火星上建立基地，刚玉能有何用途时，张爱铖教授表示，刚玉用途广泛。它可以做成宝石供人们佩戴；其硬度仅次于金刚石，可用于挖掘、研磨和抛光；还能作为催化剂；而且它耐高温、透明度好，可用于激光器或作为防护材料；还能作为半导体基底等等。
