维度网讯,牛津大学研究团队利用美国宇航局(NASA)“洞察号”任务获取的地震测量数据,确定火星地壳内曾存在深部岩浆海洋。探测到的火星震揭示出两种不同类型岩石之间一个深15英里(24公里)的边界,这些岩石由巨大的岩浆池形成,类似地质过程此前仅在地球上发现。

牛津大学的乔恩·韦德(Jon Wade)表示,这一发现可能改变对火星历史的了解,并质疑地球是否具有独特性。如果火星在没有板块构造的情况下也能形成这种复杂地壳,那么宜居所需的条件可能出现在更多行星上,包括那些此前因大小或缺乏构造活动而被排除的行星。
地球受板块构造塑造,地壳板块在熔融地幔上方运动,产生地震、火山,并调节大气碳含量。火星则属于“停滞盖”行星,地壳为完整层,其地幔过去被认为相当均匀。NASA“洞察号”任务在2018年至2022年间运行,其地震仪探测火星震,根据震动传播方式了解火星内部结构。
研究发现,在15英里(24公里)深度以上是一层富含铁、镁和二氧化硅的镁铁质岩石;以下为更致密的超镁铁质岩石,铁、镁含量高但二氧化硅贫化,并向下延伸8.7英里(14公里)至地壳与地幔边界。岩石通过分异过程分离,较致密的超镁铁质物质沉降到较轻的镁铁质岩石之下,这些发生在火星地壳巨大空腔内的岩浆池中。
这些岩浆池可能延伸数百甚至数千公里,相互连接。火星上的大型火山系统,如奥林匹斯山(Olympus Mons)和塔尔西斯(Tharsis)火山,并非孤立热点,在表面之下存在连接。这种“跨地壳岩浆作用”证明火星虽缺板块构造,仍经历过地球化学演化和深部地质过程。
该地质过程可能通过将碳重新排放回大气维持温室效应,支持宜居环境。火星因体积小导致重力低、磁场弱,大气易泄漏,历史上大部分大气和水已逃逸。由相互连接岩浆房驱动的大规模火山活动能将温室气体喷回大气,使火星大气变厚、温度更持久。

牛津团队认为,岩浆源自火星深部地幔上涌,伴随热浪部分熔融地壳产生更多岩浆,类似地球上太古宙(Archaean Eon)时期的过程。一些模型显示地幔上涌促成了火星南北二分,北部低地可能利于形成大洋,南部以高地为主。
研究主要作者、曾在牛津大学任职现于布里斯托尔大学(University of Bristol)的托伯莫里·麦凯-冠军(Tobermory Mackay-Champion)表示,火星地壳的再加工可能使金属矿床比先前认为的更靠近地表,增强了未来采矿、载人任务和永久定居点的潜力。









