IT之家 7 月 1 日消息，美國國家航空航天局（NASA）“洞察號”（InSight）探測器傳回的地震波數據顯示，火星地殼深處曾經涌動著巨大的深層巖漿海。

“洞察號”探測到的火星地震表明，在地下 24 公里深處，存在一個由巨型巖漿池形成的兩種不同巖石層之間的分界面。這些巖漿池的存在，可能會徹底顛覆我們過去對火星早期演化歷程的認知。

科學家們表示，這一發現已經開始改變我們對火星歷史的了解。牛津大學的喬恩 · 韋德（Jon Wade）在一份聲明中指出：“行星科學的核心課題之一，就是探討地球是否是宇宙中的孤例。倘若火星在不存在板塊構造運動的前提下，就能演化出如此復雜的地殼結構，那么生命所需的宜居條件可能在更多行星上出現，包括那些此前因體積太小或看似沒有地質活動而被排除的星球。”

地球的地貌是由板塊運動塑造的：巨大的地殼板塊在熔融的地幔上方漂移，這種運動不僅引發了地震和火山噴發，還創造了新的陸地，并通過吸收大氣中的碳再通過火山噴發釋放出來，從而調節大氣中的碳含量。這種源源不斷的物質循環，造就了地球極具層次感且相當復雜的地球地殼。

然而，目前還沒有確鑿的證據表明這顆紅色星球曾有過板塊運動。相反，火星屬于所謂的“滯蓋”（stagnant lid）行星，也就是說，它的整個地殼是一塊完整、不曾破裂的表殼。在這一堅硬的表殼之下，直到火星表面下方 38 公里的地幔處，此前一直被認為結構相當單一。

但 NASA 的“洞察號”火星探測器（其全稱為“通過地震調查、大地測量和熱輸送進行內部探測”）打破了這一固有認知。該探測器于 2018 年至 2022 年間在火星表面開展探測任務，其搭載的地震儀旨在捕捉由隕石撞擊或火星內部運動引發的微弱震動。這些地震波在火星內部回蕩，而“洞察號”則可以通過分析這些信號抵達著陸器的方式，來推測這顆紅色星球的內部結構。

由于地震波在穿過不同類型的巖石時速度各異，借助這一特性，“洞察號”在地殼中發現了一個清晰的上下層分界面，但其形成原因直到現在才被解開。

牛津大學的研究團隊承擔了這一攻堅任務。通過地熱模型和統計學分析，牛津團隊鎖定了兩種與地震數據最為吻合的巖石類型。他們得出結論：在 24 公里深度以上，是一層富含鐵、鎂和二氧化硅的厚重鐵鎂質巖石（基性巖）；而在這一深度以下，則是密度更高、呈結晶狀的超鐵鎂質巖石（超基性巖），這種巖石同樣含有鐵和鎂，但嚴重缺乏二氧化硅，并繼續向下延伸 14 公里，直至抵達地殼與地幔的分界面（莫霍面）。

這表明火星的巖石發生了“分異作用”，密度較大的物質下沉，留在了較輕的鐵鎂質巖石下方。這種情況只可能發生在曾深藏于火星地殼巨型空腔中的龐大巖漿池里。就像油水分離一樣，隨著時間的推移，鐵鎂質和超鐵鎂質巖石在巖漿中逐漸分層，這一過程被稱為分異。隨后巖漿冷卻凝固，將這些分層永遠地定格了下來。

這些巖漿腔的延伸范圍可能達數百甚至數千公里，遍布大半個火星，且各個巖漿池之間互有傾軋、彼此相連。這意味著，火星上像奧林匹斯山和塔爾西斯火山群這樣的巨型火山系統，曾經并不是孤立的熱點，而是在地下深處“串聯”在一起的通絡。

這一發現令人驚嘆，因為這種“跨地殼巖漿作用”（transcrustal magmatism）此前只在地球上被發現過。它證明了即便火星缺乏板塊運動，它依然經歷了一定程度的地球化學演化和深層、復雜的火山地質活動。

這種地質活動甚至可能曾為生命創造過宜居環境：它能將碳重新噴射回大氣層，從而維持溫室效應。由于火星體積小、引力弱且缺乏磁場，其大氣層出了名的“漏氣”。在火星的歷史上，它的大部分大氣（包括大量寶貴的水資源）都已經逃逸到了太空。

而由互聯巖漿腔驅動的大規模火山活動，可以將溫室氣體重新源源不斷地噴回大氣層，使火星大氣變厚，從而讓溫暖的氣候維持更長時間。

那么，這些巖漿又是從哪里來的呢？牛津團隊將其歸咎于火星深層地幔的物質上涌。伴隨著巖漿的上涌，滾滾熱浪部分熔化了地殼，催生出了更多的巖漿。這兩種過程在地球的太古宙時期（距今 40 億至 25 億年前）都曾發生過。在地球上，這些地質運動促進了大陸的形成；不過，火星上缺乏板塊運動和大陸的現狀表明，這些地質過程在這顆紅色星球上并未發育得那么充分。

即便如此，一些模型仍表明，地幔上涌導致了火星著名的“南北二分性”—— 火星北部主要由低地組成（這里曾可能孕育過大片海洋），而南部則由高地主導。

“我們過去一直認為，與地球相比，火星的火山活動相對簡單。但這項發現表明，火星曾擁有巨大且長壽的巖漿系統，能夠使熔融巖石在整個地殼中不斷演化和循環再生，”該研究的第一作者托伯莫里 · 麥凱-錢皮恩（Tobermory Mackay-Champion）表示。他此前在牛津大學開展此項研究，現任職于布里斯托大學。

麥凱-錢皮恩還強調，火星地殼的這種物質重塑過程，可能會將金屬礦床帶到比此前預期更接近火星表面的地方。

麥凱-錢皮恩說：“火星近表面的礦產財富可能遠比我們之前想象的要豐富，這將極大地提升未來火星采礦、載人登陸乃至最終建立永久定居點的可行性。”

雖然這對于未來的火星前哨站來說無疑是個好消息，但也引發了一種令人擔憂的前景 —— 未來可能會有各大商業公司為了爭奪資源，而對這顆紅色星球進行掠奪和開發。

IT之家注意到，該研究成果于 6 月 26 日發表在《自然 · 天文學》（Nature Astronomy）雜志上。