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大型地幔柱的發現推翻火星已死假說
火星埃律西昂平原中的科柏洛斯槽溝間接圖。這是一個裂縫和斷層的區域。2018年1月27日歐洲航天局的火星快車軌道飛行器收集資料製作了這張圖片。這一年也是美國國家航空航天局的洞察號著陸器開始探測該地區數千次火星地震的一年。如今﹐一項新的研究表明﹐這裡有一個巨大的地幔柱﹐即地表下的熱熔融岩石(岩漿)。
《地球天空》報道了關於火星表面以下仍存在岩漿的新證據。並且在2022年12月5日﹐亞利桑那大學的研究人員說﹐他們現在已經發現了更多線索﹐表明這顆紅色的星球仍處於火山活動期。對火星埃律西昂平原地區軌道圖像的一項新分析表明﹐一個巨大的熱熔融岩石(岩漿)地幔柱﹐正從地幔深處向上推動。同樣在地球上發現的這種地幔柱﹐會導致地震﹑斷層和火山爆發。在火星上﹐這股地幔柱可能驅動了許多地震活動﹐自2018年以來NASA的洞察號著陸器在該地區探測到了數千次火星地震。
在最近的新發現之前﹐大多數行星科學家認為﹐火星在地質上已經死亡了。然而﹐目前火星地震和地下岩漿的證據推翻了這一觀點。現在巨大活躍地幔柱的證據進一步挑戰了舊的假設。科學家們說﹐火星上的這一地幔柱和地球上的地幔柱一樣﹐是一團巨大的熱岩漿。研究人員表示﹐它正從該星球的內部深處向上推進。這一運動正在導致火星地震和地下火山活動。我們應該注意到﹐即使在地球上﹐地幔柱仍被科學家們視為一種假設。然而﹐儘管如此﹐現在已經有了大量的證據。正如亞利桑那大學月球和行星實驗室研究人員所說﹕「我們的研究提出了多條證據線﹐揭示了現今火星上存在巨大的活動地幔柱。」。
研究人員也指出﹕「我們有強有力的證據表明﹐地球和金星上存在著活動的地幔柱。但沒有想到在一個像火星這樣小而寒冷的世界裡也存在著。火星在30至40億年前最為活躍。一般流行的觀點是﹐這顆星球在今天基本上已經死亡了。」。
研究人員還說﹕「在這顆星球的歷史早期﹐大量的火山活動造就了太陽系中最高的火山峰﹐同時其火山沉積物覆蓋了其北半球的大部分面積。而其近期歷史上發生的少量活動則通常歸因於星球在冷卻過程中發生的被動活動。」。
地球上的夏威夷群島﹐就是這一過程的一個很好的例子。它們形成於太平洋地殼板塊上。當太平洋板塊漂移到一個大型地幔柱頂部時﹐就形成了夏威夷群島這一系列火山島。
火星上﹐一個火山活動特別突出的區域﹐是一個叫做埃律西昂的巨大而平坦的平原。儘管其他一些區域﹐比如塔爾西斯﹐也有巨大的火山﹐但科學家們說那些火山要麼已經死了﹐要麼已經休眠了幾十億年(至少在地表上看來是如此)。但是在埃律西昂平原﹐科學家卻發現了過去2億年裡火山噴發的證據。甚至還有一些在地質學上更新近的火山噴發。研究人員說﹕「我們小組先前的工作﹐在埃律西昂平原上發現了火星上已知最年輕的火山噴發的證據。它在大約53000年前製造了一次小型火山灰爆炸。從地質年代上講﹐這基本就是在昨天。」。
與其他火山一樣﹐這些火山不再在地表噴發。但新的發現表明﹐至少在地表下仍有殘餘的火山活動。在埃律西昂平原和其內部一個叫做科波洛斯槽溝的地區之間﹐也有火山連接。科波洛斯槽溝的裂縫和斷層延伸超過800英里(1287公里)。美國航空航天局的洞察號著陸器探測到的所有火星地震﹐幾乎都起源於這個地區。但為什麼在這一地區會有如此多火星地震呢﹖我們地球上的地震活動﹐為其提供了一個線索。地球上的地震與板塊構造或地幔柱有關。由於火星上沒有板塊構造﹐所以研究人員調查了科波洛斯槽溝地表下是否存在地幔柱。他們仔細觀察了埃律西昂平原的地面特徵﹐發現了一些與地球特徵的相似之處﹐包括地殼和熔融岩石從地下羽流中的抬升和拉伸。這股羽流以熔融玄武岩的形式噴發﹐形成火山平原。該檔案推斷出的羽流頭特徵﹐與大型火成岩省形成有關的陸地羽流相似。
研究人員發現﹐儘管埃律西昂平原是一片平坦的平原﹐但其地表下有一些東西﹐使得它的表面隆起了超過一英里(1.6公里)。對該區域重力變化的分析也表明﹐這種上升流的支撐來自於地表深處。這與地幔柱假說完全一致。就連該地區的撞擊坑底部﹐也是朝著該地幔柱的方向傾斜的。這表明隕石坑形成後﹐其表面被向上推進並拉伸。
當研究人員將一個構造模型應用於埃律西昂平原地區時﹐這一拼圖的最後一塊就位了。它揭示了一個2500英里(4023公里)寬的地幔柱的存在。正如論文所指出的﹕「在這裡﹐我們提供了觀測證據和地球物理模型﹐證明埃律西昂平原的地表下是一個直徑約4000 公里的活躍地幔柱頭。」。
研究人員說﹕「埃律西昂平原的一切特徵﹐都與你期望看到的活躍地幔柱相吻合。這股地幔柱影響了火星上一片大致相當於美國大陸面積的區域。未來的研究必須找到一種方法﹐來解釋為什麼在那裡存在一股之前以為並不存在的大型地幔柱。」我們過去以為﹐洞察號是著陸在火星上最無聊的地質區域之一。一個相當平坦的表面﹐大致相當於地球上的一個低地。相反卻是﹐我們的研究表明﹐洞察號正好著陸在一個活躍的地幔柱的頂部。
來自羽流的熱量﹐也可能會融化地下深處的冰。如果是這樣的話﹐那可能會為微生物創造一個適宜居住的環境。正如研究人員所指出的﹕「地球上的微生物在這樣的環境中蓬勃發展﹐火星上也可能如此。知道火星地表下面有一個活躍的巨大地幔柱﹐這就提出了一個有關火星如何隨時間演變的重要問題。我們相信未來會有更多驚喜在等著我們。」。
我們可能不再在火星上看到火山灰和熔岩的巨大噴發﹐但這並不意味著這個星球是死的。事實上﹐火星深處的地質心臟似乎仍在跳動﹐即使你必須仔細傾聽才能聽到它。一句話﹕亞利桑那大學的研究人員在火星地表下發現了一股巨大的熱巖柱﹐表明這顆星球仍處於火山活動狀態。
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