火星上隱藏著大量灼熱的岩石——「我們發現火星並沒有死。」
從火星軌道勘測器上看到的「刻耳柏洛斯塹溝群」（Cerberus Fossae）。
（圖片來源：NASA/JPL加州理工學院/亞利桑那大學）
科學家發現，一片與美國國土差不多寬的灼熱岩石從火星核附近升了起來，這或許是近期火星上火山活動和地震發生的原因。
火星上的大多數火山活動發生在火星歷史的前15億年，並且留下了許多高聳的「紀念碑」，比如太陽系最高的山峰奧林匹斯山。然而，科學家們認為火星自那以後基本上就冷卻了，在過去30億年左右的時間裡基本上已經死亡了。但近年來，科學家們竟然看到了地質活動的跡象。在埃律西昂平原（Elysium Planitia）地區，科學家們發現了一個灼熱、浮動的蘑菇形岩石柱，這個發現或可解釋最近發生的地質活動。
該研究的主要作者、美國亞利桑那大學（the University of Arizona）圖森分校的行星科學家阿德里安·布羅奎特（Adrien Broquet）告訴Space網站，「我們的研究表明火星並沒有死」。
2021的一項研究發現，在過去53000年左右的時間裡火星存在火山爆發的痕跡，火星可能仍處於火山運動狀態。根據火星軌道衛星的數據顯示，火星上新發現了一片表面光滑、顏色較深的火山沉積物，其覆蓋面積略大於美國華盛頓州。這片沉積物在一條名為「刻耳柏洛斯塹溝群」（Cerberus Fossae）的裂縫帶周圍，該裂縫帶有800英里寬（1300公里），是一條年輕裂縫帶。這一地區位於火星赤道附近的北部凹地，也就是埃律西昂平原（Elysium Planitia），是一片相對沒有突出特點的平原。
此外，美國國家航空航天局的「洞察」號火星無人著陸探測器（InSight）已經在這顆紅色星球上探測到數百次地震，其中大部分較大的地震都來自刻耳柏洛斯塹溝群周圍。總的來說，探測器的發現表明火星的地震活動水平介於月球和地球之間。
在這項新的研究中，科學家根據埃律西昂平原的地質、地形和重力數據開發了地質模型。他們發現的證據表明，這片區域都位於一個地幔柱之上，這個地幔柱是從火星深處升起的熾熱岩石柱，像噴燈一樣炙烤著上面的覆蓋物質。布羅奎特說，這股地幔柱形成於地表以下約930英里（1500公里）處，位於火星核心和地幔層之間的交界處，地幔層則是位於火星核心與地殼之間。
布羅奎特說：「我們發現的這個巨大的片狀物寬度相當於美國陸地的寬度，大約2500英里（4000公里），對於火星這樣一個比地球還小的行星來說，這個面積顯得更為巨大。」
雖然這是科學家在火星上發現的第一個地幔柱，但地質學家們早就在地球上發現有地幔柱。例如，夏威夷島鏈是太平洋構造板塊在地幔柱上緩慢漂移形成的。
地幔柱中的物質與周圍的岩石相比具有浮力。布羅奎特說：「它更輕，所以它會向上漂浮，類似於你見過的熔岩燈，加熱時燈中的油性物質會上浮。」
研究人員認為，這個新探測到的火星地幔柱其中心正好位於刻耳柏洛斯塹溝群的下方。他們估計，這片漂浮地比周圍溫度大約高95至285攝氏度（170至520華氏度）。
研究人員發現，這個地幔柱將火星地殼推高了1.6公里，將熾熱的岩漿帶到了這顆紅色星球的表面，並引發了探測器探測到的火星地震。
「這個地區不僅有這種新的火山活動，而且這種火山活動只是最近重新恢復活躍活動一部分」，布羅奎特說，「從大約1億年前算起，這一地區之前的最後一次主要活動發生在近30億年前。所以，同樣，一定是發生了什麼事情導致了這次火山噴發，也就是說我們發現的這個地幔柱。」
布羅奎特表示，他懷疑埃律西昂平原是火星上唯一一個地幔柱活躍的區域，儘管在塔爾西斯（Tharsis）之下也有可能隱藏著第二個地幔柱。塔爾西斯是火星西半球赤道附近的一個4800公里（3000英里）寬的區域，那裡擁有著太陽系最大的火山，科學家們在那裡發現了最近發生的和正在進行的火山活動。
然而，除了地幔柱之外，塔爾西斯火山活動可能還有其他解釋。例如，那裡的地殼很厚，因此可能有熱量產生，這會使有那裡的岩石熔化。相比之下，「在埃律西昂平原地區，我們發現了這片浮升物，並且知道這裡的地殼明顯較薄，因此我們不得不轉向另一種可能，也就是地幔柱，來解釋這裡的火山活動，」他說。
刻耳柏洛斯塹溝群、美國與火星的大小對比。（圖片來源：NASA/JPL Caltech）
活躍的世界
以上研究結果或表明，火星是目前內太陽系中除地球和金星之外有活躍地幔柱的第三個行星。
布羅奎特說：「我們過去認為，「洞察」號探測器的著陸點是火星上最沒有地質特點的地區之一，因為這是一個很平坦的區域，可以說就在這個行星表面的低洼處。」「然而，我們的研究表明，這個著陸點正好降落在一個活躍地幔柱的頭部上方。」
研究人員表示，這一新發現也可能對火星生命的探索產生影響。他們在這個地幔柱地區也發現了火星表面流動液態水的最新證據。由於地球上幾乎所有有水的地方都有生命，科學家們通常將尋找外星生命的重點放在有水的地方。
布羅奎特說：「人們認為火星地下仍存在水冰物質，因此，如果這個熱柱仍在提供熱量（我們認為是這樣），液態水袋或含水層可能存在於愛麗舍姆平原（Elysium Planitia）地區地殼的岩漿室旁邊。」「在地球上，微生物會在這樣的環境中大量繁殖。因此，我想說，這個地幔柱對當今火星生物存在的可能性有一定影響。下一步我們可能會去估算這些含水層是否存在以及它們可能在哪裡。」
目前尚不清楚在這個冷卻的火星上這個新的地幔柱是如何形成的。
布羅奎特說：「一個新的地幔柱通常需要數億年才能從地幔核心附近上升到地表。」「從我們在地球上的經驗來看，這種地幔柱一旦到達地表，會在數千萬到數億年內保持活躍。從地質學角度觀察，這個地幔柱在最近形成併到達地殼底部，這是令人驚訝的。它並不是火星歷史上遺留下來的古老地幔柱。」
布羅奎特指出，科學家曾經也認為月球在地質學角度上已經死亡。他說：「因為它的體積小，它的冷卻速度會比地球快。」「然而，「阿波羅」時代記錄的地震數據表明月球的核心是熔融的，這是一個巨大的驚喜。月球並沒有寒冷和死亡，它內部仍然有一些熱量。」
布羅奎特說，「月球上的發現可以作為我們理解火星如何演化的一個範式轉變。」「目前的火星熱演化模型無法預測如此巨大的地幔柱。在未來的研究中，我們將需要採用新的演變機理和新的地質歷史，來為這個本不該出現的巨大地幔柱尋找解釋。」
總之，「在一顆行星的內部，顯然有著很多我們無法解釋的基礎物理學存在」，布羅奎特說，「就像我們認為月亮已經死了一樣。」
BY:Charles Q. Choi
FY: 樂多
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