研究人员发现火星深处存在重大的温度不均衡，火星的南部内部似乎显著比北半部更热。重力测量表明，火星南半球的内部温度比北半球高约 200 到 400 摄氏度，并且可能部分熔融。这一发现为红色星球的地质历史提供了新的视角，包括火星曾经可能具备支持生命的环境的时期。该研究由加州理工学院校友亚历山大·伯恩（Alexander Berne，博士'26）主导，他现在是亚利桑那大学的博士后。结果于8月27日发表在《自然》期刊上。通过重力绘制火星地图 在加州理工学院完成研究生工作时，伯恩开发了一种利用重力的微小变化来估算行星内部结构的模型。他和同事们后来将这种方法应用于火星。研究人员分析了来自三个火星任务数十年的观测数据：火星全球探测器、火星奥德赛号和火星侦查轨道器。通过追踪航天器速度的极小变化，团队能够重建围绕火星的引力场。太阳对火星的引力在行星的季节变化中改变，因为火星沿着略微椭圆的轨道旅行并且轴倾斜。研究人员采用了被称为潮汐层析法的方法，研究这些引力特征如何随着时间变化，并构建火星的内部模型。"科学家通常假设行星体的内部大致是球形对称的，但这不一定正确，" 伯恩说。"随着我们获取更多的重力数据，我们可以确定行星内部结构的三维复杂性。这些推断反过来为我们设计未来任务和科学探测这些世界提供了蓝图。了解行星体的内部结构帮助我们揭示塑造其形成和演化的过程。" 南北的显著差异 火星长期以来被认为在两个半球之间存在很大的不同。南半球表面以高山和重度撞击的地形为主，而北半球则主要是广阔的低洼平原。新的结果表明，这种对比可能延伸到表面以下。研究人员惊讶地发现，火星的内部温度也不均匀，南部内部比北部高出数百度。隐藏的热量可能有助于解释火星的若干其他令人困惑的特征。科学家们在南半球的富铁矿物中检测到异常的磁性特征。较热的南部地幔可能表明火星曾经拥有足够强大的磁场，以在两个半球之间产生磁性差异。NASA的探测任务“InSight”也曾发现南半球的地震波能量损失更快。该地区的高温可能有助于解释这种现象。 火星水源的线索 "我们在南北之间看到的二分法非常重要，因为它提供了有关可能影响火星水文过程的信息，包括形成可能容纳水的盆地，" 加州理工学院的博士后学者和论文共同作者阿米尔霍赛因·巴赫里（Amirhossein Bagheri）说。巴赫里也是“InSight”团队的前成员。因此，理解温差可能为我们提供有关火星如何演化以及在液态水可能存在于表面期间其地貌如何发展的新线索。研究人员尚不清楚造成这种热异常的原因。目前有几种可能性正在考虑。一种假设是，一次巨大的撞击从北部释放了热量。另一个假设是，南部火星地幔内曾经发生过自发对流。第三种可能性是，南部的厚地质结构捕获了热量，并阻止其有效逃逸。 火星内部的新视角 该论文的标题是《潮汐层析法揭示了火星地壳二分法下的热异常》。除了伯恩和巴赫里外，合著者还包括布朗大学的尼古拉斯·瓦格纳（Nicholas Wagner）和哈里特·劳（Harriet Lau），亚利桑那大学的松山勇（Isamu Matsuyama）和安吉拉·马鲁西亚克（Angela Marusiak），NASA戈达德太空飞行中心的桑德·古森（Sander Goossens），台湾中央研究院天文与 astrophysics研究所的郑嘉伟（Karwai Cheng），意大利罗马大学的安东尼奥·詹诺瓦（Antonio Genova），荷兰代尔夫特理工大学的马克·罗维拉-纳瓦罗（Marc Rovira-Navarro），加州大学洛杉矶分校的秦川（Chuan Qin），德克萨斯大学奥斯汀分校的道格拉斯·海明威（Douglas Hemingway），科罗拉多大学博尔德分校的钟世杰（Shijie Zhong）和加州大学圣克鲁斯分校的弗朗西斯·尼默（Francis Nimmo）。这项研究得到了NASA的资助。