NASA的InSight着陆器测量了通过火星内部传播的地震波，揭示了红色星球内部的结构。(图片来源: NASA/JPL–Caltech) NASA的InSight任务的地震测量显示，火星的地壳内部曾经波动着深邃的熔岩海洋。InSight探测到的火星震动显示了一个在两种不同类型的岩石之间的边界，下方深达15英里（24公里），这些岩石是由巨大的熔岩池形成的。这些熔岩池的存在可能会完全改变我们对火星早期发展的认知。科学家们已经表示，这一发现可能会改变我们对火星历史的认知。牛津大学的乔恩·韦德在一份声明中表示：“行星科学中的一个大问题是地球是否独特。如果火星能够在没有板块构造的情况下发展出这种复杂的地壳，那么或许宜居所需的条件可以在更多的星球上出现，而这些星球之前因为大小或显著缺乏构造活动而被排除在外。”地球是由板块构造塑造的，巨大的地壳块在我们星球的熔融地幔上方移动，这一运动产生了地震和火山，同时也创造了新的土地，通过将大气中的碳抽出并在火山爆发时重新释放来调节大气中的碳。这一不断的再处理导致了相当复杂的地壳，具有多层结构。然而，没有确凿证据表明红色星球曾经具有板块构造。相反，它被称为“静止盖”行星，整个地壳是一个完整的层。坚固的盖下，直到火星表面下方的23.6英里（38公里）处，被认为相当同质。但NASA的InSight（利用地震研究、测地学和热传输进行内部探索）任务在2018年至2022年间在火星的表面进行操作，对此进行了检验。InSight的地震仪旨在检测由陨石撞击或行星内部变化引发的火星震动。这些地震震动将会通过火星的内部传播，而InSight能够根据它们抵达着陆器的方式了解红色星球的内部结构。InSight在火星表面的地震仪。(图片来源: NASA/JPL–Caltech) 由于这些震动在通过不同类型的岩石时以不同速度传播，InSight发现了两层地壳之间的边界，但其存在直到现在才有了解释。牛津大学的研究人员决定搞清楚这一点。通过使用地热模型和统计数据，牛津团队确定了与地震数据最匹配的两种岩石。他们得出结论，深度超过15英里（24公里）是一个厚厚的镁铁质岩层，富含铁、镁和二氧化硅。在这个深度以下是更密集的晶体超镁铁质岩层，含有铁和镁，但贫乏于二氧化硅，并向下延伸8.7英里（14公里），直到地壳与地幔的边界。似乎这些岩石已经发生了分化——更密集的物质在轻质镁铁质岩下方沉降。这只能在曾经存在于火星地壳内巨大熔岩池的情况下发生。像油与水分离一样，镁铁质岩和超镁铁质岩在时间的推移中分离，形成一个称为分化的过程，在熔岩冷却并将层固定到位之前。这些熔岩池可能延伸数百公里，甚至可能到达几千公里，彼此相连。火星上的巨型火山系统，如奥林匹斯山和塔尔西斯火山，不会是孤立的热点，而是位于地表之下相互连通。这有些出人意料——这种“跨地壳熔岩活动”之前只曾在地球上发现。这是证据，表明尽管火星缺乏板块构造，它仍然可能经历了一定程度的地球化学演化和复杂的地质。这种地质甚至能够通过将碳排回大气来维持温室效应，支持宜居环境。由于其小体积、低重力以及缺少磁场，火星的气氛非常泄漏。在其历史上，火星的大气中包含的珍贵水分大量流失到太空中。大规模的火山活动，由相互连接的熔岩室提供动力，可能将温室气体重新喷回大气，加厚火星的大气，维持更长时间的温暖温度。在火星上InSight的插图。(图片来源: NASA/JPL–Caltech)但熔岩来自哪里？牛津团队把矛头指向火星深处的地幔上涌，随着这些熔岩而来的还有部分熔化的地壳的热浪。