火星地质新发现：火山活动复杂程度超乎想象

火星地质新发现：火山活动复杂程度超乎想象

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中国科技网

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2024年2月，香港大学地球科学系行星地质学家Joseph Michalski教授团队在《自然·天文学》发表了一项突破性研究：火星的火山活动远比人们想象的要复杂多样。这一发现不仅改变了我们对火星地质活动的认知，还为理解地球早期地质过程提供了新的线索。

研究团队通过分析火星Eridania地区的地形和影像数据，发现火星上存在多种类型的火山，包括熔岩穹丘、复合火山、破火山口和大型火山灰质盾状火山。这些火山的形成与地球上的夏威夷火山不同，它们是由火星早期壳层的垂直构造活动驱动的。

更令人惊讶的是，研究发现火星火山物质中的二氧化硅含量很高，这意味着这些火山物质经历了复杂的岩浆演化过程。这一发现颠覆了此前认为火星壳层主要由玄武岩组成、二氧化硅含量较低的观点。

火星的内部结构可以分为三个主要部分：地核、地幔和地壳。地核半径约为火星半径的一半，主要由铁和硫组成，部分处于液态。地幔由硅酸盐组成，曾经活跃的火山活动表明这里曾发生过剧烈的地质变化。最外层的地壳厚度不均，平均约为50公里，比地球的地壳要厚得多。

火星表面的地形特征也十分独特。南部高地撞击坑密布，显示其地质年龄较老；北部低原则较为年轻，地表较为平坦。这种南北差异在地壳厚度上也有所体现：北方低原地壳厚度约为40公里，而南方高地则达到70公里。

火星的大气层主要由二氧化碳组成，非常稀薄。研究表明，火星大气中消失的二氧化碳可能被锁在了火星的黏土覆盖层中，特别是蒙脱石这种黏土矿物中。这种矿物在地球上是由板块运动形成的，而在火星上则通过水与火成岩的反应形成。

麻省理工学院的地质学家研究发现，火星上的蒙脱石黏土可能储存了相当于火星最初早期大气层中约80%的二氧化碳。这些被封存的火星碳未来可能成为人类探索和定居的重要能源。

火星的地质特征和大气成分表明，它曾经可能拥有适合生命存在的环境。火星表面的撞击坑、河谷和湖泊遗迹暗示着数十亿年前这里曾有液态水流动。而近期发现的地下冰湖和季节性水汽活动进一步增加了火星存在生命的可能性。

对于人类定居而言，火星的地质资源具有重要价值。蒙脱石黏土中储存的碳资源未来可能成为火星基地的能源来源。此外，火星土壤中含有丰富的水分，大约为1.5至3重量百分比，这为未来移民提供了生存的基础。

火星的地质记录保存得比地球更为完整。由于缺乏明显的板块构造，火星上的地质特征和化学成分得以较好地保存下来。这使得火星成为研究太阳系早期地质过程的“时间胶囊”，为我们理解地球早期地质演化提供了重要线索。

港大地球科学系讲座教授赵国春认为，这一研究揭示了地壳循环不仅可以在以水平运动为主的板块构造样式中产生，也可以在以垂直运动为主的前板块构造样式中产生。这一发现有助于地质学家解决地球上长期存在的、与大陆地壳起源相关的争议。

火星地质研究的不断深入，不仅让我们对这颗红色星球有了更全面的认识，也为探索宇宙、寻找外星生命、实现人类星际移民的梦想开辟了新的可能。