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来源:新浪科技

新浪科技讯北京时间2月5日消息,火星是太阳系中仅次于水星的第二小的行星,长期以来一直被认为是一颗死寂的星球。但最近的一系列发现使科学家们开始重新思考火星的内部活动是否仍在继续。

很久以前,火星是一个充满灾难的世界:巨大的火山喷发出炽热的熔岩,摧毁了这颗红色行星的表面。如今,这些火山十分安静。由于缺乏任何熔岩存在的证据,科学家推测火星的火山活动在很久以前就停止了。火星的英文名“Mars”意思是罗马战神,但它似乎不太像战神,而更像是战神的手下败将,显得阴冷、平静且毫无生气。

然而,近期的研究表明,关于火星一片死寂的假设是完全错误的。科学家从轨道飞行器的一系列探测结果中发现,火星的古老熔岩流并没有原先想象的那么古老,其中一些似乎是在过去几百万年里,甚至可能是在最近几万年里从火山坑或裂缝中喷发出来的。

毫无疑问,火星曾经有过火山活动。火星勘测轨道飞行器在奥林匹斯山底部发现了熔岩流的记录(左),以及古代熔岩流留下的螺旋状图案(右)

美国国家航空航天局(NASA)的“洞察号”(InSight)着陆探测器已经对火星内部结构进行了两年的探测,并捕捉到了一些奇怪的地震信号,而这些信号来自一个年轻的火山活动地点。研究人员在年12月的一次会议上公布了这些结果,尽管尚无定论,但他们认为洞察号可能“听”到了岩浆震动的声音。根据此前的推测,火星的火山活动早在远古时代就已经沉寂。

美国亚利桑那大学的行星科学家克里斯托弗·汉密尔顿说:“这是一个非常令人兴奋的发现,如果得到证实,这将表明火星有机会跻身目前太阳系火山活动最为活跃的星球之列。”

如果未来的数据和分析证实火星确实存在岩浆,那将是一个革命性的发现。美国北卡罗莱纳州立大学的行星科学家保罗·伯恩表示,这将成为十分有力的证据,支持科学家一段时间以来所持的一种猜测:一些火山活动看似完全停止的岩石行星其实并没有“死”,它们还“活着”——或者换句话说,“这些世界的死亡非常缓慢”。

我们对行星内部几乎没有确切的认识,包括我们所生活的地球。这是一个不容忽视的问题。“行星的热演化支配着一切,几乎没有例外,”伯恩说。从生物赖以生存的地表状态,到行星大气的演化,“这是同一个故事——行星正在冷却。这是唯一重要的事情。”

火山活动是一颗行星内部热量的外在表现,也是它散热的主要方式。与此同时,火山喷发也给行星表面涂上了一层新的物质。如果能了解火星的火山如何形成,以及这些火山喷发岩浆的能力如何,我们就可以了解火星内部结构的演化,并将其与地球进行比较。因此,如果洞察号探测到的真的是岩浆,那我们就离真正了解火星和地球更近了一步。

年,荷兰天文学家克里斯蒂安·惠更斯用自己设计的望远镜观察了火星,并绘制了第一张火星表面的草图

新的裂痕

火星无疑是一个火山世界,它的表面覆盖着令人印象深刻的熔岩山和壮观的熔岩流。在45亿年历史的早期章节中,火星诞生了太阳系中最高的火——奥林帕斯山(OlympusMons)。这座火山的规模大得离谱:高度几乎是珠穆朗玛峰的3倍;如果把它放在纽约之上,其边缘几乎可以从波士顿延伸到华盛顿特区。奥林帕斯山是盾状火山,由流动性高的玄武岩质长期喷发累积而成,其山顶的破火山口是地下岩浆库空了之后塌陷形成的。整个火山的坡度非常缓,巨大的宽度使得从火星表面无法见其全貌;也就是说,在山脚下,你是看不到山顶的,因为那远在地平线之外。

奥林帕斯山的喷发似乎在很久以前就停止了。在很长一段时间里,研究人员认为火星所有火山活动的迹象都在数亿年前结束了,甚至可能是数十亿年前。这个假设的基础是关于内太阳系演化的若干归纳。

以内太阳系的5个岩石星球为例。金星和地球差不多大;火星、水星和月球要小一些(火卫一和火卫二是火星的两个土豆形状的卫星,比地球的月球还小一个数量级)。

纽约州立大学布法罗分校的行星火山学家特蕾西·格雷格表示,当涉及如何为一个星球提供能源时,“最重要的是它的内部”。很久以前,这5个星球的内部都具有两个丰富的热量来源:一是在剧烈形成过程中遗留下来的原始热量;二是放射性衰变所产生的热量。这些热量最终通过辐射和火山爆发释放出来。

剧烈的火山爆发可以使行星降温。对于更大的行星,如地球和金星,需要更长的时间来释放内部热量,因此保持火山活动的时间也更长。平均而言,地球上已知的任何时刻都有40座火山在喷发。对于金星,目前我们还无法透过厚厚的云层看到其表面情况,但大量的间接证据表明,这颗行星几乎肯定还在喷发。

较小的星球似乎会更快地耗尽燃料。自从人类第一次将望远镜对准火星以来,在四个世纪的时间里,我们一直没有发现火星有火山爆发的迹象,研究者也因此假设火星的火山活动早已停止。

但近年来,科学家在估计火星陷入沉寂的确切时间时,发现了一些蹊跷。年的一项研究表明,火星上另一座巨大火山——阿尔西亚山(ArsiaMons)——的破火山口中的熔岩可能出现在万年前,那时候霸王龙已经在地球上灭绝了很久。

然后就是科珀洛斯槽沟(CerberusFossae)。

科珀洛斯槽沟是火星上具有数条狭长裂缝的区域,也是火星上最年轻的部分之一。最近的发现提出了一种可能性,即该地区至今仍有活跃的地质活动

年,研究人员对几次“火星震”事件进行了分析,发现这些事件都可以追溯至科珀洛斯槽沟。该地区具有数条狭长的裂缝,宽数百米,总长超过一千公里,是火星上发现的第一个活跃的断层带。这是这个行星上非常奇怪的一个地方。

估计一颗行星表面年龄的最好方法是分析岩石,利用其元素的放射性衰变作为地质时钟。但目前为止,我们在地球上所见的火星岩石都是以陨石的形式出现的,而这些陨石可能来自火星表面的任何地方。因此,研究人员不得不依赖撞击坑计数来进行估算。简单地说,如果像火星这样的行星上没有显著的侵蚀过程,那么更古老的表面应该有更多的撞击坑。很显然,撞击坑计数无法给出绝对的年龄,只能给出相对的年龄。

科珀洛斯槽沟明显缺乏撞击坑,“它绝对是火星上最年轻的表面之一,”格雷格说。早期对科珀洛斯槽沟的轨道勘测表明,就地质特征而言,某种流体曾在不久之前冲刷过该地区。在一段时间内,研究人员无法确定这种流体是水还是熔岩。但在分析了过去20年来由高分辨率摄像机拍摄的图像后,“我们能够确定这两种东西来自不同的时期,”格雷格说。

汉密尔顿指出,阿萨巴斯卡谷(AthabascaValles)熔岩流是其中一次明显的喷发,时间就在不到万年前。在几个星期的时间里,一股熔岩急流喷薄而出,覆盖的面积超过了英国的面积。

汉密尔顿在不久前与人合著了一篇论文,目前正在进行修改,准备发表在《伊卡洛斯》(Icarus)期刊上。他们研究了科珀洛斯槽沟的一个较小的火山沉积区域。这些沉积物可能来源于一次剧烈的喷发,当时火山灰覆盖了这一地区。细致的撞击坑计数表明,该区域的年龄可能只有万年,甚至是更加年轻的年——从行星历史的角度,这简直就像是昨天。

这张地图显示了火星的火山区域,包括科珀洛斯槽沟(2)和奥林帕斯山(4)

这篇论文的第一作者、亚利桑那州图森市行星科学研究所的研究者大卫·霍瓦特表示,学术界长期以来一直怀疑科珀洛斯槽沟是一个非常年轻的火山活动场所,“我们只是在堆砌证据来支持这一观点”。

不过,随着对火星火山活动的年龄估计越来越年轻,又有了一个令人好奇的问题:火星现在是否仍有火山活动?

监听火星地震

年11月26日,美国国家航空航天局的洞察号火星探测器在距离科珀洛斯槽沟约公里的火星埃律西昂平原(ElysiumPlanitia,又称极乐平原)着陆。探测器的有效载荷包括一个热流仪、一个磁力计和一个地震仪,这使它成为第一个装备齐全的“星际地球物理学家”。它将人类对地球内部的理解汇总起来,并将其完全应用到另一个星球上。

从地震的角度来说,火星比地球安静得多。但洞察号的地震仪仍然捕捉到了一连串强度不一的火星地震信号。有些信号是断层滑动,但更多信号并没有明确的来源。在年12月美国地球物理联盟的年会上,NASA喷气推进实验室的行星科学家沙仑·凯达尔及其同事提出了一种引人



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