到目前为止，火星通常被认为是一颗地质死亡的行星。一个国际科学家小组现在报告说，火星地震信号表明火山活动在塑造火星表面方面仍然发挥着积极作用。
彩色编码地形图显示了地狱犬窝中特征的相对高度：红色和白色相对高于蓝色和紫色。该图像基于该地区的数字地形模型，从中可以得出景观的地形。图片来源：ESA/DLR/FU Berlin，CC BY-SA 3.0 IGO
到目前为止，火星通常被认为是一颗地质死亡的行星。一个国际科学家小组现在报告说，火星地震信号表明火山活动在塑造火星表面方面仍然发挥着积极作用。
自从2018年美国宇航局洞察号任务在火星表面部署SEIS地震仪以来，苏黎世联邦理工学院的地震学家和地球物理学家一直在探测，发现了1，300多次地震波。研究人员一次又一次地记录了越来越大的火星地震。对地震位置和光谱特征的详细分析最终带来了惊喜。震中起源于地狱犬窝附近 - 一个由一系列裂缝或地堑组成的区域 - 这些地震讲述了一个新的故事。一个故事表明，硫化神在塑造火星表面方面仍然发挥了积极作用。
火星显示出地质生命的迹象
在苏黎世联邦理工学院的带领下，一个国际研究小组分析了最近起源于地狱犬窝地堑系统的20多次地震。从地震数据中，科学家得出结论，低频地震表明一个潜在的温暖来源，可以用今天的熔岩来解释，即那个深度的岩浆和火星上的火山活动。具体来说，他们发现地震主要位于地狱犬窝的最内侧。
这张照片于2018年1月27日在17813轨道期间由欧空局火星快车上的高分辨率立体相机（HRSC）拍摄，显示了火星赤道附近极乐世界平原的地狱犬窝系统的一部分。图片来源：ESA/DLR/FU Berlin，CC BY-SA 3.0 IGO
当他们扫描同一区域的观测轨道图像时，他们注意到震中非常靠近以前被描述为“年轻火山裂缝”的结构。这个裂缝周围较暗的尘埃沉积物不仅存在于风的主要方向，而且存在于地狱犬窝曼特林单元周围的各个方向。
“尘埃的较深阴影意味着最近的火山活动的地质证据 - 也许在过去的50，000年内 - 相对年轻，从地质角度来看，”该论文的第一作者Simon Stähler解释说，该论文已于10月27日发表在《自然》杂志上。Stähler是苏黎世联邦理工学院地球物理研究所Domenico Giardini教授领导的地震学和地球动力学小组的高级科学家。
为什么要研究陆地邻居？
探索地球的行星邻居并非易事。火星是除地球外唯一拥有地面漫游车、着陆器，现在甚至还有传输数据的无人机的行星。到目前为止，所有其他行星探测都依赖于轨道图像。
“InSight的SEIS是有史以来安装在另一个星球上最灵敏的地震仪，”Domenico Giardini说。“它为地球物理学家和地震学家提供了一个机会，可以使用当前数据来显示当今火星上发生的事情 - 无论是在表面还是内部。地震数据以及轨道图像确保了科学推断的更大程度的可信度。
构成地狱犬窝系统的裂缝（地堑）之一。裂缝穿过山丘和陨石坑，表明它们相对年轻。SA/DLR/FU Berlin，CC BY-SA 3.0 IGO
作为我们最近的陆地邻居之一，火星对于了解地球上类似的地质过程非常重要。这颗红色星球是迄今为止我们所知道的唯一一颗核心成分由铁、镍和硫组成的行星，可能曾经支持磁场。地形证据还表明，火星曾经拥有广阔的水域，可能还有更密集的大气层。即使在今天，科学家们已经了解到，冰冻的水虽然可能大部分是干冰，但仍然存在于其极地帽上。
“虽然还有很多东西需要学习，但火星上潜在岩浆的证据很有趣，”苏黎世联邦理工学院和哈佛大学的博士后研究员Anna Mittelholz。
地球物理生命的最后残余
看着广袤干燥、尘土飞扬的火星景观的图像，很难想象大约 36 亿年前的火星非常活跃，至少在地球物理意义上是这样。它喷出的火山碎片足够长的时间，形成了太阳系中最大的火山系统塔尔西斯蒙特斯地区和奥林匹斯山 - 一座几乎是珠穆朗玛峰海拔三倍的火山。
地狱犬窝在赤道附近火星极乐世界平原地区的周围环境中。学分：美国宇航局 MGS MOLA 科学团队
来自附近的Cerberus Fossae的地震 - 以希腊神话中的一种生物命名，被称为“哈迪斯的地狱猎犬”，守卫着冥界 - 表明火星还没有完全死亡。在这里，火山区域的重量正在下沉并形成平行的地堑（或裂缝），将火星的地壳拉开，就像蛋糕烘烤时出现在蛋糕顶部的裂缝一样。根据Stähler的说法，我们看到的可能是这个曾经活跃的火山区域的最后残余物，或者岩浆现在正在向东移动到下一个喷发地点。
这项研究涉及来自苏黎世联邦理工学院，哈佛大学，南特大学，巴黎CNRS，柏林德国航空航天中心（DLR）和加州理工学院的科学家。
美国宇航局洞察号任务
InSight（使用SeismicInvestigations，Geodesy和HeatTransport进行地球探测）是NASA火星的无人外部任务。2018年11月，装有地震仪和热探头的固定着陆器安全降落在火星表面。这颗红色星球上的地球物理仪器允许探索其内部。包括法国国家空间研究中心（CNES）和德国航空航天中心（DLR）在内的许多欧洲合作伙伴正在支持InSight任务。CNES向NASA提供了内部结构地震实验（SEIS）仪器，首席研究员是IPGP（巴黎地球物理研究所）。对SEIS的重大贡献来自IPGP;德国马克斯·普朗克太阳系研究所（MPS）;英国伦敦帝国理工学院和牛津大学;和喷气推进实验室（美国）。
参考资料：西蒙·施泰勒、安娜·米特尔霍尔茨、克莱门特·佩林、川村太一、金道妍、马丁·纳普迈耶、热拉尔丁·泽豪森、约翰·克林顿、多梅尼科·贾尔迪尼、菲利普·洛格诺内和 W. 布鲁斯·班纳特的“地狱犬窝的构造学”，2022 年 10 月 27 日，《自然天文学》。
DOI： 10.1038/s41550-022-01803-y