科学家揭示火星内部的情况:它很笨重,有暴力历史

的内部火星就像美味的澳洲坚果饼干一样厚实。

对在这颗红色星球的内脏周围荡漾和反弹的声波进行的一项新分析表明,火星古老的早期地壳被隔离在其地幔中。它采用大块漂流岩石的形式,是地球形成时保存下来的地质化石。

这些块表明了一段暴力历史,与地球的暴力历史惊人地相似,涉及与大质量物体的巨大碰撞当地球还年轻并正在形成时。

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火星让我们着迷,因为它既像我们自己的星球又不同。与地球的构造板块不同,火星的地壳是一体的。此外,火星没有全球磁场,这是我们家园世界的一个特征,它是由地球中心深处晃动的导电材料产生的。这导致科学家们对火星内部结构进行了推测。

在过去的几年里,答案终于开始到来。美国宇航局发送了专用仪器到火星,坐在火星表面并监测其中地震活动的隆隆声。科学家可以将地震的隆隆声用作一种声学 X 射线来观察宇宙物体内部的内容。

任何地震,甚至陨石撞击引起的隆隆声,都会从其起源点向外传播,在行星、卫星或恒星内部反弹,然后静止到安静。它们穿过某些材料并反射出某些材料的方式使科学家能够生成这些天体内部成分的地图。

在 2018 年至 2022 年相对较短的火星内部监测期间,NASA 的 InSight 着陆器检测到了数百个火星地震,为我们提供了有关火星内部的详细信息。由此,科学家们能够编制出第一个详细的火星内脏图,并了解更多火星的内部活动.

在伦敦帝国理工学院的行星科学家和工程师康斯坦丁诺斯·查拉兰布斯 (Constantinos Charalambous) 的领导下,一组科学家现在仔细研究了八个明确事件的数据,通过研究地震波的传播方式,重建了火星地幔的组成——地壳和地核之间的粘稠、柔软的部分。

该团队为他们的研究分析了八次地震和撞击事件。(Charalambous 等人,科学, 2025)

当他们处理完所有数据后,研究人员发现了巨大的物质碎片,有些直径可达 4 公里(2.5 英里),周围是零星的较小物质碎片,这些碎片保存在 45 亿年前火星形成时的地幔中。

在这段时间里,太阳系一片混乱,大块的岩石飞来飞去,相互撞击。包括地球在内的内行星将遭受绝对的打击。正是在这段时间里,科学家们认为一个大物体撞击地球,将行星碎片喷洒到太空中,然后形成月亮.

研究人员认为,这次轰炸破坏了火星仍在形成的地壳。

“这些巨大的撞击释放了足够的能量,将这颗年轻星球的大部分融化成广阔的岩浆海洋,”查拉兰布斯 说.“随着这些岩浆海洋冷却和结晶,它们留下了成分不同的物质块——我们相信我们现在正在火星深处探测到的正是这些物质。”

研究人员认为,在被太空岩石撞击后,火星的地壳重新形成并密封在地幔上,保留了里面的块状物。在地球上,这样的大块现在早已不复存在了;我们的地壳和地幔在不断运动,正在经历构造过程不断地将它们相互回收。

一位艺术家对火星内部结构的印象,编译于2021年.(IPGP/大卫·杜克罗斯)

火星是一颗单壳行星,它的内部演化将更加原始和缓慢,保留了太阳系诞生时的时间胶囊般的物质。

“大部分这种混乱很可能发生在火星的前 1 亿年,”查拉兰布斯 说.“事实上,我们在四十五亿年后仍然可以检测到它的痕迹,这表明从那时起,火星内部的搅动是多么缓慢。”

这与地球形成鲜明对比,这一发现为我们提供了一个宝贵的数据点,帮助我们了解岩石行星的各种演化方式。地球是太阳系中唯一一颗地壳分为构造板块的行星,因此更多地了解火星也可以帮助我们了解内部发生的事情金星,其内部对我们来说仍然是神秘的。

“虽然地球的早期地质记录仍然难以捉摸,但火星上保存完好的古代地幔异质性的鉴定为了解停滞盖下的类地行星的地质历史和热化学演化提供了一个前所未有的窗口,这是我们太阳系中普遍存在的构造制度。”研究人员在他们的论文中写道.

“这种演变对于理解整个太阳系及其他地区岩石体宜居的先决条件具有关键意义。”

该研究已发表在科学.

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