巨大的地幔柱揭示火星比之前认为的更活跃

在地球上，移动的构造板块重新调整了行星的表面并形成了一个动态的内部，因此火星上没有这样的过程导致许多人认为它是一颗死行星，在过去的30亿年里并没有发生太多事情。

在最新一期的《自然天文学》中，亚利桑那大学的科学家们通过一份关于发现活跃的地幔柱将地表向上推并导致地震和火山爆发的报告挑战了当前对火星地球动力学演化的观点。这一发现表明，这颗行星看似平静的表面可能隐藏着一个比之前想象的更加动荡的内部。

“我们的研究提供了多方面的证据，揭示了当今火星上存在巨大的活跃地幔羽流，”UArizona月球和行星实验室的博士后研究员AdrienBroquet说，他是与JeffAndrews的研究的合著者-Hanna，LPL行星科学副教授。

地幔柱是从行星内部深处升起并穿过中间层(地幔)到达地壳底部的大团温暖且漂浮的岩石，引起地震、断层和火山喷发。例如，夏威夷岛链是在太平洋板块缓慢漂过地幔柱时形成的。

Andrews-Hanna说：“我们有强有力的证据表明地幔柱在地球和金星上很活跃，但在像火星这样的小而据称寒冷的世界上不会出现这种情况。”“火星在3到40亿年前最为活跃，而普遍的观点是，这颗行星今天基本上已经死了。”

“地球历史早期大量的火山活动建造了太阳系中最高的火山，并在火山沉积物中覆盖了北半球的大部分地区，”Broquet说。“最近历史上发生的很少活动通常归因于冷却行星上的被动过程。”

研究人员被火星上一个不起眼的区域ElysiumPlanitia的大量活动所吸引，该区域位于火星北部低地靠近赤道的平原上。与火星上其他数十亿年未见重大活动的火山区不同，极乐世界在过去2亿年中经历了大规模喷发。

“我们小组之前的工作在ElysiumPlanitia发现了火星上已知最年轻的火山喷发的证据，”Andrews-Hanna说。“它在大约53,000年前造成了一次小型火山灰爆炸，这在地质时间上基本上是昨天。”

ElysiumPlanitia的火山活动起源于CerberusFossae，这是一组在火星表面延伸800多英里的年轻裂缝。最近，NASA的InSight团队发现几乎所有火星地震或火星地震都源自这一区域。尽管这种年轻的火山和构造活动已被记录在案，但根本原因仍然未知。

在地球上，火山活动和地震往往与地幔柱或板块构造有关，板块构造是不断循环地壳的漂移大陆的全球循环。

“我们知道火星没有板块构造，所以我们调查了我们在CerberusFossae地区看到的活动是否可能是地幔柱的结果，”Broquet说。

地幔柱，可以看作类似于熔岩灯中升起的热蜡块。通过经典的事件序列泄露他们在地球上的存在。温暖的羽流物质推动地表，抬升和拉伸地壳。来自羽流的熔融岩石然后喷发成洪水玄武岩，形成广阔的火山平原。

当团队研究ElysiumPlanitia的特征时，他们发现了火星上相同事件序列的证据。地表已经抬高了一英里多，使其成为火星北部广阔低地中最高的地区之一。对重力场细微变化的分析表明，这种隆起得到了地球深处的支持，与地幔柱的存在相一致。

其他测量结果表明，撞击坑的底部向羽状物的方向倾斜，进一步支持了陨石坑形成后有某种东西将表面推上去的观点。最后，当研​​究人员将该构造模型应用于该地区时，他们发现存在一个2,500英里宽的巨大羽流是解释导致CerberusFossae形成的延伸的唯一方法。

“就你期望看到的活跃地幔柱而言，ElysiumPlanitia正在检查所有正确的框，”Broquet说，并补充说这一发现对行星科学家用来研究行星热演化的模型提出了挑战。“这种地幔柱影响了火星的面积，大致相当于美国大陆的面积。未来的研究必须找到一种方法来解释预计不会存在的非常大的地幔柱。

“我们曾经认为InSight降落在火星上地质最无聊的地区之一——一个漂亮的平坦表面，应该大致代表地球的低地，”Broquet补充道。“相反，我们的研究表明InSight恰好落在了活跃的羽流头部之上。”

活跃羽流的存在将影响对InSight记录的地震数据的解释，现在必须考虑到该区域远非火星正常区域这一事实。

“今天火星上有一个活跃的地幔柱是我们理解地球地质演化的范式转变，”Broquet说，“类似于阿波罗时代记录的地震测量分析表明月球的核心是熔融的。”

作者说，他们的发现也可能对火星上的生命产生影响。研究区域在最近的地质历史中经历了液态水的泛滥，尽管原因仍然是个谜。为正在进行的火山和地震活动提供燃料的羽流所产生的热量，也可能融化冰层，形成洪水，并推动化学反应，从而维持地下深处的生命。

Andrews-Hanna说：“地球上的微生物在这样的环境中繁衍生息，火星上也可能如此。”他补充说，这一发现不仅可以解释神秘的地震活动和火山活动的复苏。“知道火星表面下有一个活跃的巨大地幔羽流引发了关于地球如何随时间演变的重要问题。我们相信未来会有更多惊喜。”