沉寂已久的火星是不是仍有火山活动

中国北京时间 2 月 5 日信息，火星是太阳系行星中仅次水星的第二小的行星，长期以来一直被觉得是一颗死寂的星体。但近期的一系列发觉使专家逐渐再次思索火星的內部主题活动是不是仍在再次。

很早以前，火星是一个填满灾祸的全球：极大的火山喷涌出炙热的溶岩，催毁了这颗鲜红色行星的表层。现如今，这种火山十分清静。因为欠缺一切溶岩存有的直接证据，生物学家推断火星的火山活动在很早以前就终止了。火星的英文名字 “Mars”意思是罗马战神，但它好像不太像战将，而更好像战将的手下败将，看起来冰冷、宁静且没什么发火。

殊不知，最近的研究表明，有关火星一片死寂的假定是彻底不正确的。生物学家从路轨四轴飞行器的一系列检测結果中发觉，火星的历史悠久熔岩流并沒有原来想像的那麼历史悠久，在其中一些好像是过去几千万年里，乃至很有可能是在近期千万年里从火山坑或缝隙中喷涌出去的。

▲ 不容置疑，火星以前经历火山活动。火星勘察路轨四轴飞行器在奥林匹斯山底端发觉了熔岩流的纪录（左），及其古时候熔岩流留有的螺旋形图案设计（右）

美国国家航空航天局（NASA）的 “洞察号”（InSight）降落探测仪早已对火星内部构造开展了2年的检测，并捕获了一些怪异的地震灾害数据信号，而这种数据信号来源于一个年青的火山活动地址。科学研究工作人员在 2020 年 12 月的一次大会上发布了这种結果，虽然未有结论，但她们觉得洞察号很有可能 “听”到溶岩振动的响声。依据先前的推断，火星的火山活动早在远古时期就早已沉静。

美国亚利桑那大学的行星生物学家克里斯托弗 · 汉米尔顿说：“这是一个十分令人激动的发觉，假如获得确认，这将说明火星还有机会位居现阶段太阳系行星火山活动更为活跃性的星体之列。”

假如将来的数据信息和剖析确认火星的确存有溶岩，那将是一个颠覆性的发觉。英国北卡罗莱纳州立高校的行星生物学家韦德 · 宝龙比亚迪表明，这将变成十分强有力的直接证据，适用生物学家一段时间至今持有的一种猜想：一些火山活动看起来彻底终止的岩层行星实际上并沒有 “死”，他们还 “活著”——或是也就是说，“这种全球的身亡十分迟缓”。

大家对行星內部基本上沒有准确的了解，包含大家所日常生活的地球上。这是一个不可忽视的难题。“行星的热演变操纵着一切，基本上没有例外，”宝龙比亚迪说。从微生物不可或缺的土层情况，到行星空气的演变，“它是同一个小故事——行星已经制冷。它是唯一关键的事儿。”

火山活动是一颗行星內部发热量的外在主要表现，也是它排热的关键方法。此外，火山喷涌也给行星表层涂到了一层新的化学物质。假如能掌握火星的火山怎样产生，及其这种火山喷涌溶岩的工作能力怎样，大家就可以掌握火星内部构造的演变，并将其与地球上开展较为。因而，假如洞察号检测到的真的是溶岩，那大家就离真实掌握火星和地球上更近了一步。

▲ 1659 年，西班牙科学家布拉德 · 惠更斯用自身设计方案的望眼镜观查了火星，并绘图了第一张火星表层的手稿

新的裂缝

火星毫无疑问是一个火山全球，它的表层遮盖着让人印象深刻的溶岩山和壮阔的熔岩流。在 45 亿光年历史时间的初期章节目录中，火星问世了太阳系行星中最大的火山——奥林帕斯山（Olympus Mons）。这座火山的经营规模大得吓人：高宽比基本上是喜马拉雅山的 3 倍；假如把它放到纽约市以上，其边沿基本上能够从墨尔本拓宽到多伦多市。奥林帕斯山是盾状火山，由流通性高的石灰岩质长期性喷涌积累而成，其峰顶的破火山口是地底溶岩库空了以后坍塌产生的。全部火山的倾斜度十分缓，极大的总宽促使从火星表层没法见其全景；换句话说，在山下，你是看不见峰顶的，由于那远在黎明时分以外。

奥林帕斯山的喷涌好像在很早以前就终止了。在较长一段时间里，科学研究工作人员觉得火星全部火山活动的征兆都是在数千万年以前告一段落，乃至可能是数十亿年前。这一假定的基本是有关内太阳系行星演变的多个梳理。

之内太阳系行星的 5 个岩层星体为例子。金星和地球上类似大；火星、水星和月球要小一些（火卫一和火卫二是火星的2个马铃薯样子的通讯卫星，比地球上的月球还小一个量级）。

纽约市莱斯大学布法罗校区的行星火山学者特蕾西 · 格雷格表明，当涉及到怎样为一个星体出示电力能源时，“最重要的是它的內部”。很早以前，这 5 个星体的內部都具备2个丰富多彩的发热量来源于：一是在强烈产生全过程中留存下来的初始发热量；二是放射性衰变所造成的发热量。这种发热量最后根据辐射源和火山暴发释放出。

强烈的火山暴发能够使行星减温。针对更高的行星，如地球上和金星，必须更长的時间来释放出来內部发热量，因而维持火山活动的時间也更长。均值来讲，地球上已经知道的任何时候都是有 40 座火山在喷涌。针对金星，现阶段大家还没法通过很厚云彩见到其表层状况，但很多的间接证据说明，这颗行星基本上毫无疑问仍在喷涌。

较小的星体好像会迅速地耗光然料。自打人们第一次将望眼镜指向火星至今，在四个新世纪的時间里，大家一直沒有发觉火星有火山暴发的征兆，学者也因而假定火星的火山活动早就终止。

但近些年，生物学家在可能火星深陷沉静的准确時间时，发觉了一些诡异。2017 年的一项研究表明，火星上另一座极大火山——阿尔西亚山（Arsia Mons）——的破火山嘴中的溶岩很有可能出現在 5000 万年前，那时三角龙早已在地球上绝种了好长时间。

随后便是科珀洛斯沟槽（Cerberus Fossae）。

▲ 科珀洛斯沟槽是火星上具备多条细长缝隙的地区，也是火星上最年青的一部分之一。近期的发觉明确提出了一种概率，即该地域迄今仍有活跃性的地质学主题活动

2019 年，科学研究工作人员对几回 “火星震”事情开展了剖析，发觉这种事情都能够追朔至科珀洛斯沟槽。该地域具备多条狭长缝隙，宽数百米，全长超出一千公里，是火星上发觉的第一个活跃性的断块带。它是这一行星上十分怪异的一个地区。

可能一颗行星表层年纪的最好是方式是剖析岩层，运用其原素的放射性衰变做为地质学数字时钟。但迄今为止，大家在地球上所闻的火星岩层全是以陨铁的方式出現的，而这种陨铁很有可能来源于火星表层的任何地方。因而，科学研究工作人员迫不得已依靠碰撞坑记数来开展估计。简易地说，假如像火星那样的行星上沒有明显的腐蚀全过程，那麼更历史悠久的表层应当有大量的碰撞坑。很显而易见，碰撞坑记数没法得出肯定的年纪，只有得出相对性的年纪。

科珀洛斯沟槽显著欠缺碰撞坑，“它肯定是火星上最年青的表层之一，”格雷格说。初期对科珀洛斯沟槽的路轨勘察说明，就地质学特点来讲，某类液体曾在没多久以前冲洗过该地域。在一段时间内，科学研究工作人员没法明确这类液体是水還是溶岩。但在剖析了以往 20 年以来由高像素监控摄像头拍攝的图象后，“大家可以明确这二种物品来源于不一样的阶段，”格雷格说。

汉米尔顿强调，阿萨巴斯卡谷（Athabasca Valles）熔岩流是在其中一次显著的喷涌，時间就在不上 2000 万年前。在好多个礼拜的時间里，一股溶岩激流喷薄欲出，遮盖的总面积超出了英国的面积。

汉米尔顿在前不久和人共同编撰的了一篇毕业论文，现阶段已经开展改动，提前准备发布在《伊卡洛斯》（Icarus）刊物上。她们科学研究了科珀洛斯沟槽的一个较小的火山堆积地区。这种堆积物很有可能来自一次强烈的喷涌，那时候火山灰遮盖了这一地域。细腻的碰撞坑记数说明，该地区的年纪很有可能仅有 100 萬年，乃至是更为年青的 53000 年——从行星历史时间的视角，这真是就好像昨日。

▲ 这张地形图表明了火星的火山地区，包含科珀洛斯沟槽（2）和奥林帕斯山（4）

这篇毕业论文的第一作者、俄亥俄州图森市行星科学研究研究室的学者彼得 · 霍泰利斯表明，学界长期以来一直猜疑科珀洛斯沟槽是一个十分年青的火山活动场地，“大家仅仅在堆积直接证据来适用这一见解”。

但是，伴随着对火星火山活动的年纪可能越来越年轻，又拥有一个让人好奇心的难题：火星如今是不是仍有火山活动？

监视火星地震灾害

2018 年 11 月 26 日，美国国家航空航天局的洞察号火星探测仪在间距科珀洛斯沟槽约 1600 千米的火星埃律西昂平原区（Elysium Planitia，又被称为天堂平原区）降落。探测仪的重力梯度包含一个热气仪、一个磁力计和一个地震仪，这使它变成第一个装备精良的 “星际帝国地球上科学家”。它将人们对地核的了解归纳起來，并将其彻底运用到另一个星体上。

从地震灾害的视角而言，火星比地球上清静得多。但洞察号的地震仪依然捕获了一连串抗压强度不一的火星地震灾害数据信号。有一些数据信号是断块滚动，但大量数据信号并沒有确立的来源于。在 2020 年 12 月英国地质工程同盟的年大会上，NASA 喷气式飞机推动试验室的行星生物学家沙仑 · 凯达尔以及朋友明确提出了一种引人注意的概率：一些低頻率的火星地震灾害数据信号可能是地底最深处溶岩流动性的响声。

她们的汇报只展现了并未历经同行评议的基本結果，因而不可以做为确立的肯定。该毕业论文近期已被《地球物理研究杂志》（Journal of Geophysical Research）接受，但在发布以前，有关科学研究工作人员拒不接受新闻媒体的访谈。别的学者表述了对这一发觉的兴趣爱好，虽然她们还等待大量的数据信息。格雷格说：“觉得这很有可能来源于溶岩实际上并不吓人。”

在地球上，地震学家能够根据应用好几个地震仪来明确地底的振动声。只需精确测量地震数据在三个或大量地址的精确抵达時间，大家就可以对地震源开展三角定位。虽然在火星上只有一个地震仪，但这毫无疑问是一个十分强劲的地震仪。日本日本东京理工大学地球上 – 生物科学研究室的全球地震学者斯图尔 · 豪泽说：“她们并沒有随意发送一台地震仪，只是派遣了迄今为止最灵巧的地震仪之一。”

“我更想要称作纳米技术地震学，由于大家真的是在观查分子限度上的健身运动，”英国马里兰大学的地球上生物学家尼德普 · 施默尔讲到。他参加了洞察号的检测工作中。在火星上，洞察号的地震仪乃至能捕获风沙在严寒荒漠上回旋时传出的很弱轰隆声。

▲ 洞察号探测仪的重力梯度包含一个热气仪、一个磁力计和一个地震仪，这使它变成第一个装备精良的 “星际帝国地球上科学家”

洞察号的地震仪根据二种方式来可能火星地震数据的来源于。第一种方式如同根据精确测量打雷声的时间延迟来可能遭雷击的间距。地震数据的2个份量——横波和纵波（P 波）和横波（S 波）——以不一样的速率散播，他们中间的时差能够使生物学家测算出到地震源的间距。

除此之外，地震数据具备电极化的特点：其一个份量为物品方位震动，另一个份量为南北方方位震动，第三个份量则是竖直健身运动的。洞察号精确测量了每一个份量的相对抗压强度，进而表明了地震波的方位。沙仑 · 凯达尔的精英团队剖析了 5 个神密的火星地震事情。在其中2个事情具备明显的电极化信号，促使他们能够较为确立地追朔至科珀洛斯沟槽。这2次地震好像是基本的一般结构地震。

别的三个地震事情的信号太弱，因而科学研究工作人员只有精确测量 P 波和 S 波抵达時间的差别。科学研究精英团队也因而得到了一个间距。参加洞察号工作中的美国布里斯托高校地震学者莉娅 · 霍勒斯顿表明，在这里一半经范畴内，科珀洛斯沟槽是最有可能造成地震信号的地区，但这种信号仍很有可能有其他来源。

这三个信号类似地球上与流动性的液体相关的信号。科学研究工作人员试着仿真模拟造成这种信号的状况，发觉不可以清除一种独特的液体——岩浆。她们仿真模拟了岩浆在 60 千米最深处的狭小安全通道中流动性时造成的信号。

格雷格叙述了这种岩浆健身运动时造成噪声的一种方法：“当岩浆根据一个管路流动性时，管路便会振动，如同你将气体送入声带一样。你的声带会震动，随后发出声响。不论是水還是岩浆，传出的响声都应该是不一样的，如同你抽过氦气时响声也会更改一样。”

汉米尔顿表明，在地底 60 千米处，一切液体都务必是岩浆，而不是水。但美国加州大学圣克鲁斯校区的大行星生物学家米沙 · 克雷斯拉夫斯基强调，这种很弱的信号并不包含足够出示精准震源深度的详细资料。

地震信号也很有可能并不是表层上看上去的那般。英国西加州大学的地震和火山学者杰姬 · 卡普兰 – 奥尔巴赫强调，当地震波根据路面震荡时，其高频率份量会比低动能份量迅速地损害动能。可能在从科珀洛斯沟槽到洞察号旅途中，这种信号的高频率一部分减弱了，使其看上去如同低頻事情，而这一般 与挪动的岩浆相关。

但是，即便充分考虑这种要素，专家仍然对不可以清除岩浆的存有觉得激动。克雷斯拉夫斯基称，到迄今为止所得到的一切推断全是彻底有效的。霍勒斯顿则持审计报告意见，但她填补道，这并不是说火星地底沒有岩浆。任何人都注意到，这种隆隆声很可能来源于火星上最年青的火山一部分，这不大可能是偶然。“这棒极了，”格雷格说，“我是说，这很有些道理，是吧？”

自然，专家也有许多 工作中要做，也必须大量的地震数据信息来健全这一假定。但毫无疑问的好像，洞察号得到的数据信息已经更改大家对火星內部的掌握。

再次思索地球上

最近相关火星的科学研究向大家注重了一个客观事实：大家对每个星体內部的状况掌握很少。“大家不清楚内太阳系行星放射性物质的遍布状况，”格雷格说，“大家全都不清楚。”假如假定火星具备与地球诞生时同样总数的放射性物质，那麼一个严寒的火星便是不科学的。但针对这类假定，“谁又能说它是确实呢？”

火星都不像地球上那般具备瓦解的地表：它欠缺可挪动的结构版块，而这种版块会让发热量根据缝隙逸入外太空。或许这有利于维持火星內部的温存。

假如能精确测量火星的內部溫度，大家也许就能更非常容易地测算出火星的火山主题活动工作能力。但洞察号的热感测器物理学特点箱——被亲切称之为 “小鼹鼠”（mole）——无法挖得充足深，没法获得精确的读值。殊不知，洞察号的地震数据信息说明，火星內部的溫度很有可能足够让火山维持活跃性，但方法与地球上不一样。

▲ 在科珀洛斯沟槽发觉的火星表层缝隙越过山坡和火山口，这代表着他们毫无疑问比别的表层特点更为年青

即便存有火山主题活动，科珀洛斯沟槽下的岩浆也很有可能始终不容易再喷涌到火星表层。虽然火星的超大火山让人印象深刻，但很多岩浆好像都引入了火星的上地表，并滞留在那里，有时候会造成极大的火山凸起。

但是，火星表层的喷涌是很有可能的。很有可能不象地球大气层那般每日都喷涌，但与地球上一样，火星也会隔三差五地产生诗史一样的熔岩流——每一次暴发中间间隔数百万年。汉米尔顿说：“假如在 500 万到 1000 萬年内火星上沒有另一次规模性的土层喷涌，我能觉得难以置信。”

假如火星如今依然有火山主题活动，那麼另一颗较小的星体也很有可能这般。月球上面有一块地区看上去像一个由液态水银液体构成的小碗，而这种火山泡沫塑料很有可能仅有 1 亿光年的历史时间。“火星的直徑仅有地球上的一半，”格雷格说，“大家乃至不可以毫无疑问地说，仅有地球上四分之一尺寸的月球早已彻底死寂。”

“我觉得月球在未来的某一情况下还会继续再度喷涌。”宝龙比亚迪说，“我觉得水星也会，为何不容易呢？”这种星体很有可能并不象大家习惯性觉得的那般清静。或许他们的火山在暴发中间间断了太长期，以致于人们沒有注意到——火山暴发持续的地球上反倒好像一个半兽人。“从各个领域看来，地球上全是很怪异的一颗星体，”格雷格说。