火星新发现：巨大的地幔羽流将其地表向上推升

轨道观测揭示了一个巨大的地幔羽流的存在，它将火星的表面向上推，并推动了强烈的火山和地震活动。在地球上，构造板块的移动重新洗刷了行星的表面，使内部充满活力。由于火星上没有这样的过程，许多人认为它是一个死气沉沉的星球，在过去30亿年里没有发生过什么。

来自亚利桑那大学的科学家们挑战了目前对火星地球动力学演变的看法，他们在一份报告中发现了一个活跃的地幔羽流，它将表面向上推，并导致地震和火山喷发。这一发现发表在本期的《自然-天文学》杂志上，表明这个星球看似平静的表面可能隐藏着比以前想象的更加动荡的内部。亚利桑那州月球和行星实验室（LPL）的博士后研究助理Adrien Broquet说：”我们的研究提出了多个证据，揭示了当今火星上存在一个巨大的活跃的地幔羽流，”他与LPL行星科学副教授Jeff Andrews-Hanna是这项研究的共同作者。

艺术家对活跃的地幔羽流的印象–一大团温暖和有浮力的岩石–从火星深处升起，并推高Elysium Planitia，这是火星北部低地的一块平原。资料来源：Adrien Broquet & Audrey Lasbordes地幔羽流是大块的温暖和浮力的岩石，它们从一个星球的深处升起，穿过其中间层–地幔–到达其地壳的底部，引起地震、断层和火山爆发。例如，夏威夷岛链是在太平洋板块慢慢漂移到一个地幔羽流上时形成的。

Jeff Andrews-Hanna说：”我们有强有力的证据表明地幔羽流在地球和金星上是活跃的，但这在火星这样一个小而冷的世界上是不可能的。火星在30到40亿年前最为活跃，而普遍的观点是，这个星球今天基本上已经死亡。在这个星球的历史早期，大量的火山活动建造了太阳系中最高的火山，并使北半球的大部分地区被火山沉积物所覆盖，最近历史上发生的少量活动通常被归因于一个冷却的星球上的被动过程。”

研究人员被火星上一个不显眼的区域的惊人的活动量所吸引，该区域被称为Elysium Planitia，是火星北部低地靠近赤道的一个平原。与火星上其他几十亿年来没有重大活动的火山地区不同，Elysium Planitia在过去2亿年里经历了大规模的喷发。

研究小组以前的工作在Elysium Planitia发现了火星上已知最年轻的火山喷发的证据，大约5.3万年前发生了小型的火山灰爆发，在地质学时间维度上，这基本上可以算是昨天。

这张由欧洲航天局火星快车轨道器拍摄的图片显示了一个斜视图，聚焦于构成地狱犬窝系统的一个断裂。这些断裂穿过山丘和火山口，表明它们相对年轻。资料来源：SA/DLR/FU Berlin, CC BY-SA 3.0 IGO

Elysium Planitia的火山活动起源于Cerberus Fossae，这是一组年轻的裂缝，在火星表面延伸超过800英里。最近，美国宇航局的InSight团队发现，几乎所有的火星地震，或称火星地震，都来自这一个区域。尽管这种年轻的火山和构造活动已经被记录在案，但其根本原因仍然不明。

在地球上，火山活动和地震往往与地幔羽流或板块构造有关，板块构造是漂移的大陆不断回收地壳的全球循环。地幔羽流可以被视为类似于熔岩灯中升起的热蜡块，通过一连串经典的事件泄露它们在地球的存在。温暖的羽流物质推挤着地表，使地壳上扬和伸展。然后，来自羽流的熔岩以洪流玄武岩的形式喷发出来，形成巨大的火山平原。

当研究小组研究Elysium Planitia的特征时，他们发现了火星上同样的事件序列的证据。其表面已经被抬高了一英里多，使其成为火星广阔的北部低地中最高的地区之一。对重力场微妙变化的分析表明，这种隆起是由行星深处支持的，这与地幔羽流的存在相一致。

其他测量结果显示，撞击坑的地面向羽流的方向倾斜，这进一步支持了在撞击坑形成后有东西将表面推高的观点。最后，当研究人员将一个构造模型应用于该地区时，他们发现，一个宽达2500英里的巨大羽流的存在是解释负责形成Cerberus Fossae的延伸的唯一途径。这个地幔羽流已经影响了火星的一个区域，大致相当于美国大陆的面积。未来的研究将不得不找到一种方法来解释一个非常大的地幔羽流，而这个羽流并没有预期的存在。

活跃羽流的存在将影响对InSight所记录的地震数据的解释，现在必须考虑到这一区域远非火星的正常区域这一事实。

他们的发现也可能对火星上的生命产生影响，作者说。所研究的区域在其最近的地质历史中经历了液态水的泛滥，尽管原因仍然是一个谜。来自羽流的热量正在助长持续的火山和地震活动，它也可能融化冰块来制造洪水–并驱动可能维持地下深处生命的化学反应。

地球上的微生物在这样的环境中蓬勃发展，在火星上也可能是如此。这一发现超出了解释神秘的地震活动和火山活动复苏的范围。