太空岩石为人类揭开了火星火山的秘密

作者:孙慧敏/编译来源:蝌蚪五线谱发布时间:2017-10-12

火星火山由什么组成,最后一次喷发是什么时候?

太空岩石为人类揭开了火星火山的秘密

  据科学研究考证,目前已知最大的火山存在于火星,名为奥林匹斯山(Olympus Mons),它比周围平原高出22公里(14英里),高度是珠穆朗玛峰(Mount Everest)的2.5倍,它最窄的地方宽度也有640公里(400英里)。

  火星其实很小,它的直径只有地球的一半,质量还不到地球的11%。看到人造卫星收集到证明这些火山存在的照片,相关科学研究人员表示十分惊讶。

  从那以后,研究人员开始探索这些火山。比如,它们是由什么组成的?什么时候第一次喷发的?最后一次喷发又是什么时候?那么,最后研究人员都取得了什么成果?

  这么多年以来,宇宙飞船也相继搜集到一些有关这些火山的图片和数据,这也帮助研究人员更好地了解这些火山。例如,在行星上,比起较新的区域,较旧的区域表面上会有更多的陨石坑。因此,火星表面由小行星造成的撞击坑也蕴含着火星上的地壳运动以及其他一些变化。

  基于这一点,科学研究人员得出结论,火星上的火山在35亿年前就开始喷发,跟地球上的火山喷发时间相当。火星上最近的一次火山喷发大概发生在几千万年前,目前还没有发现有活火山的存在。

  岩石记录

  科学研究人员还通过地球上某些陨石来研究火星上的火山,小行星撞击火星也与陨石相关,因为当较大的小行星撞击火星表面时,大量的能量被释放出来。而这些能量通常足以使其他岩石爆炸,其中一些碎片获得很大的动能运动到地球,也就是我们所说的陨石。

  我们现在找到的来自火星的岩石样本已经超过了一百个,这是完全可以确认的,因为被困在这些岩石样本里的气体与海盗号(Viking)和好奇号(Curiosity)记录的火星大气相符。

  研究人员可以利用最先进的仪器对这些陨石进行检查,不过这只能在实验室里进行,因为这些仪器体积太大,重量也太大,无法安装在宇宙飞船上。

  本·科恩(Ben Cohen)是格拉斯哥大学(University of Glasgow)地理与地球科学学院(School of Geographical and Earth Sciences)的研究助理。他最近和他的同事在《自然通讯》(Nature Communications)上发表了最新的研究成果,这也是第一次利用火星岩石对火山喷发速率进行具体的分析。

  这个研究团队总共研究了六颗陨石,分别是这一百年来在不同的地方发现的,包括埃及的沙漠,美国中西部的印第安纳州(Indiana),以及南极洲贫瘠的冰原。

  它们大概在1100万年前同时进入太空的,意味着这六颗陨石一定是同一座火山上的小行星撞击火星时产生的,这一点很重要。

  为了确定岩石爆炸的最初时间,研究人员使用了一种叫做氩-氩同位素定年法的技术,通过质谱仪来测量钾的自然衰变过程中氩气的增加量,然后计算出这个过程经过的时间。

  测量结果表明,陨石大约形成在过去的13亿年和14亿年之间,而在这9千万年间,火星上至少有4次火山喷发。这对火山活跃来说算是很长一段时间了,比地球上的火山要长得多,地球上的火山通常只活跃几百万年。

太空岩石为人类揭开了火星火山的秘密

显微镜下的火星陨石。不同的颜色代表不同的火山矿物,这些矿物也能在地球上的火山中发现

  然而,这些反映的仅仅是火山表面的信息,因为小行星撞击地球只会涉及到火星表面以下几十米深处的岩石。对于一座高达10公里的火山,这些陨石只能代表它的喷发历史的小部分。也就是说,在14亿年前,即这些岩石形成之前,火山就已经开始喷发。

  研究人员通过计算还发现,这座火山的生长速度异常缓慢,比地球上的火山要慢上一千倍。这再次表明,火星上的火山喷发要比我们想象的更大。在遥远的过去,火星上的火山活动肯定更加活跃。

  已知和未知

  火星上的火山很大的另一个原因在于火星缺乏活动板块构造,这允许熔融岩在火星地壳的同一部分喷发很长一段时间。相比之下,对于地球上的火山来说,板块构造运动将熔融岩从岩浆源头移走,从而阻止火山同一部分的再次喷发。

  那么,最后一个疑问就是火星岩石来自哪里。

  根据卫星搜集到的照片,研究人员找到了一个可能的答案——火山地带一个足够大的火山口,大到可以给岩石足够的动能离开火星进入太空,这个火山口距现在大概也才1100万年。

  这项研究重点在于地球和火星上的火山活动的显著差异,至于火星是如何驱动这些巨大的火山喷发,以及怎样持续为同一区域的火山喷发提供岩浆,这些问题的机制也在科学研究人员的争论中。

  火星上最近的火山喷发也仍有很大的不确定性。此外,火星上的火山和大气层之间的关系也有待探究。相信通过研究火星陨石、卫星图像和开发新探测器,这些奥秘终将被我们揭晓。

  然而,要想真正地了解太阳系中最大的火山,我们可能还需要通过人类或机器人来收集地球的邻近行星上的相关样本,并带回地球。

  这篇文章最初发表在《对话》(The Conversation)上。

 

  蝌蚪五线谱编译自sciencealert,译者 孙慧敏,转载须授权

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