新浪网讯，北京时间2月5日，火星是太阳系中仅次于水星的第二小行星，长期以来一直被认为是一颗死亡行星。但是最近的一系列发现让科学家们重新思考火星的内部活动是否仍在进行。
很久以前，火星是一个充满灾难的世界：巨大的火山爆发出炽热的熔岩，摧毁了这颗红色星球的表面。如今，这些火山非常安静。在没有任何熔岩证据的情况下，科学家推测火星上的火山活动很久以前就停止了。火星的英文名是罗马战神的意思，但看起来不太像战神，更像战神的战败士兵，看起来冰冷、平静、毫无生气。
然而，最近的研究表明，火星已死的假设是完全错误的。科学家们从轨道飞行器的一系列探测结果中发现，火星上的古熔岩流并不像最初想象的那么古老，有些似乎是在过去几百万年，甚至是最近几万年的时间里，从火山坑或裂缝中喷发出来的。
毫无疑问，火星曾经有过火山活动。火星侦察轨道器发现了奥林匹斯山底部的熔岩流记录(左)，以及古代熔岩流留下的螺旋图案(右)。美国宇航局的“InSight”着陆探测器已经探索火星的内部结构两年了，并捕获了一些奇怪的地震信号，这些信号来自一个年轻的火山活动场所。研究人员在2020年12月的一次会议上宣布了这些结果。虽然仍无定论，但他们认为Insight可能“听到”了岩浆振动的声音。根据以前的推测，火星上的火山活动自古以来就没有动静。
美国亚利桑那大学的行星科学家克里斯托弗汉密尔顿说：“这是一个非常令人兴奋的发现。如果得到证实，将表明火星有机会跻身太阳系最活跃的行星之列。”
如果未来的数据和分析证明火星上确实存在岩浆，这将是一个革命性的发现。美国北卡罗来纳州立大学的行星科学家保罗伯恩说，这将成为非常有力的证据，支持科学家一段时间以来的推测：一些火山活动似乎已经完全停止的岩石行星实际上并没有“死亡”，但它们仍然“活着”——或者换句话说，“这些世界的死亡非常缓慢”。
我们对行星的内部，包括我们居住的地球，几乎没有确切的了解。这是一个不容忽视的问题。伯恩说：“行星的热演化几乎无一例外地主宰着一切。”。从生物赖以生存的表面状态到行星大气的演化，“这是同一个故事：——颗行星正在降温。这才是最重要的。”
火山活动是星球内部热量的外在表现，也是散热的主要方式。与此同时，火山爆发也给地球表面覆盖了一层新的物质。如果我们能了解火星的火山是如何形成的，以及它们喷发岩浆的能力，我们就能了解火星内部结构的演变，并与地球进行比较。所以，如果Insight探测到的岩浆真的是岩浆，那么我们离真正了解火星和地球又近了一步。
1659年，荷兰天文学家克里斯蒂安惠更斯用他自己的望远镜观察了火星，并绘制了第一张带有新裂缝的火星表面草图
火星无疑是一个火山世界，它的表面覆盖着令人印象深刻的熔岩山脉和壮观的熔岩流。在45亿年历史的早期，火星产生了太阳系中最高的火——奥林匹斯山。这座火山的规模令人发指：它的高度几乎是珠穆朗玛峰的三倍；如果你把它放在纽约之上，它的边缘几乎可以从波士顿延伸到华盛顿特区.奥林匹斯山是一座盾状火山，由高流动性玄武岩长期喷发堆积而成。奥林匹斯山顶上的破火山口是地下岩浆房空了以后坍塌形成的。整个火山的坡度很慢，巨大的宽度使得从火星表面看不到全貌；也就是说，在山脚下，你看不到山顶，因为它远远超出了地平线。
奥林匹斯山的爆发似乎早就停止了。长期以来，研究人员认为火星上所有火山活动的迹象都在几亿年前，甚至几十亿年前结束了。这个假设是基于对太阳系内部演化的一些概括。
以太阳系内部的五颗岩石行星为例。金星大约和地球一样大；火星、水星和月球较小(火卫一和火卫一是火星的两个土豆状卫星，比地球的月球小一个数量级)。
纽约州立大学布法罗分校的行星火山学家特雷西格雷格说，当谈到如何为行星提供能量时，“最重要的是它的内部”。很久以前，这五颗行星内部有两个丰富的热源：一个是强烈形成过程中留下的原始热量；第二种是放射性衰变产生的热量。这种热量最终通过辐射和火山爆发释放出来。
猛烈的火山爆发会使地球变冷。对于更大的行星，如地球和金星，释放内部热量需要更长时间，因此保持火山活动需要更长时间。平均而言，在地球上任何给定的时间都有40座火山爆发。目前我们无法透过厚厚的云层看到金星表面，但大量间接证据表明，这颗行星几乎肯定正在喷发。
较小的行星似乎燃料消耗得更快。自从望远镜第一次对准火星以来，我们已经四个世纪没有在火星上发现任何火山爆发的迹象，所以研究人员假设火星上的火山活动早就停止了。
然而，近年来，科学家们在估计火星沉寂的确切时间时发现了一些奇怪的事情。2017年的一项研究表明，火星上另一座巨大火山阿尔西亚蒙斯——火山口的熔岩可能出现在5000万年前，当时霸王龙在地球上已经灭绝
很久。
然后就是科珀洛斯槽沟（Cerberus Fossae）。
科珀洛斯槽沟是火星上具有数条狭长裂缝的区域，也是火星上最年轻的部分之一。最近的发现提出了一种可能性，即该地区至今仍有活跃的地质活动
2019年，研究人员对几次“火星震”事件进行了分析，发现这些事件都可以追溯至科珀洛斯槽沟。该地区具有数条狭长的裂缝，宽数百米，总长超过一千公里，是火星上发现的第一个活跃的断层带。这是这个行星上非常奇怪的一个地方。
估计一颗行星表面年龄的最好方法是分析岩石，利用其元素的放射性衰变作为地质时钟。但目前为止，我们在地球上所见的火星岩石都是以陨石的形式出现的，而这些陨石可能来自火星表面的任何地方。因此，研究人员不得不依赖撞击坑计数来进行估算。简单地说，如果像火星这样的行星上没有显著的侵蚀过程，那么更古老的表面应该有更多的撞击坑。很显然，撞击坑计数无法给出绝对的年龄，只能给出相对的年龄。
科珀洛斯槽沟明显缺乏撞击坑，“它绝对是火星上最年轻的表面之一，”格雷格说。早期对科珀洛斯槽沟的轨道勘测表明，就地质特征而言，某种流体曾在不久之前冲刷过该地区。在一段时间内，研究人员无法确定这种流体是水还是熔岩。但在分析了过去20年来由高分辨率摄像机拍摄的图像后，“我们能够确定这两种东西来自不同的时期，”格雷格说。
汉密尔顿指出，阿萨巴斯卡谷（Athabasca Valles）熔岩流是其中一次明显的喷发，时间就在不到2000万年前。在几个星期的时间里，一股熔岩急流喷薄而出，覆盖的面积超过了英国的面积。
汉密尔顿在不久前与人合著了一篇论文，目前正在进行修改，准备发表在《伊卡洛斯》（Icarus）期刊上。他们研究了科珀洛斯槽沟的一个较小的火山沉积区域。这些沉积物可能来源于一次剧烈的喷发，当时火山灰覆盖了这一地区。细致的撞击坑计数表明，该区域的年龄可能只有100万年，甚至是更加年轻的53000年——从行星历史的角度，这简直就像是昨天。
这张地图显示了火星的火山区域，包括科珀洛斯槽沟（2）和奥林帕斯山（4）
这篇论文的第一作者、亚利桑那州图森市行星科学研究所的研究者大卫·霍瓦特表示，学术界长期以来一直怀疑科珀洛斯槽沟是一个非常年轻的火山活动场所，“我们只是在堆砌证据来支持这一观点”。
不过，随着对火星火山活动的年龄估计越来越年轻，又有了一个令人好奇的问题：火星现在是否仍有火山活动？
监听火星地震
2018年11月26日，美国国家航空航天局的洞察号火星探测器在距离科珀洛斯槽沟约1600公里的火星埃律西昂平原（Elysium Planitia，又称极乐平原）着陆。探测器的有效载荷包括一个热流仪、一个磁力计和一个地震仪，这使它成为第一个装备齐全的“星际地球物理学家”。它将人类对地球内部的理解汇总起来，并将其完全应用到另一个星球上。
从地震的角度来说，火星比地球安静得多。但洞察号的地震仪仍然捕捉到了一连串强度不一的火星地震信号。有些信号是断层滑动，但更多信号并没有明确的来源。在2020年12月美国地球物理联盟的年会上，NASA喷气推进实验室的行星科学家沙仑·凯达尔及其同事提出了一种引人关注的可能性：一些低频率的火星地震信号可能是地下深处岩浆流动的声音。
他们的报告只展示了尚未经过同行评议的初步结果，因此不能作为明确的断言。该论文最近已被《地球物理研究杂志》（Journal of Geophysical Research）接收，但在发表之前，相关研究人员拒绝接受媒体的采访。其他研究者表达了对这一发现的兴趣，尽管他们还在等待更多的数据。格雷格说：“认为这可能源于岩浆其实并不离谱。”
在地球上，地震学家可以通过使用多个地震仪来确定地下的震动声。只要测量地震波在三个或更多地点的准确到达时间，我们就可以对震源进行三角定位。尽管在火星上只有一个地震仪，但这无疑是一个非常强大的地震仪。日本东京工业大学地球-生命科学研究所的全球地震学家克里斯汀·豪泽说：“他们并没有随便发射一台地震仪，而是派出了有史以来最灵敏的地震仪之一。”
“我更愿意称之为纳米地震学，因为我们真的是在观察原子尺度上的运动，”美国马里兰大学的地球科学家尼古拉斯·施默尔说道。他参与了洞察号的探测工作。在火星上，洞察号的地震仪甚至能捕捉到沙尘暴在寒冷沙漠上盘旋时发出的微弱轰隆声。
洞察号探测器的有效载荷包括一个热流仪、一个磁力计和一个地震仪，这使它成为第一个装备齐全的“星际地球物理学家”
洞察号的地震仪通过两种方法来估计火星地震波的来源。第一种方法就像通过测量雷声的延迟时间来估计雷击的距离。地震波的两个分量——纵波（P波）和横波（S波）——以不同的速度传播，它们之间的时间差可以使科学家计算出到震源的距离。
此外，地震波具有极化的特性：其一个分量为东西方向振动，另一个分量为南北方向振动，第三个分量则是垂直运动的。洞察号测量了每个分量的相对强度，从而揭示了地震波的方向。沙仑·凯达尔的团队分析了5个神秘的火星地震事件。其中两个事件具有强烈的极化信号，使得它们可以比较明确地追溯至科珀洛斯槽沟。这两次地震似乎是常规的普通构造地震。
其他三个地震事件的信号很弱，因此研究人员只能测量P波和S波到达时间的差异。研究团队也因此得出了一个距离。参与洞察号工作的英国布里斯托大学地震学家安娜·霍勒斯顿表示，在这一半径范围内，科珀洛斯槽沟是最有可能产生地震信号的地方，但这些信号仍可能有其他来源。
这三个信号类似于地球上与流动的流体有关的信号。研究人员尝试模拟产生这些信号的现象，发现不能排除一种特殊的流体——岩浆。他们模拟了岩浆在60公里深处的狭窄通道中流动时产生的信号。
格雷格描述了这些岩浆运动时产生噪音的一种方式：“当岩浆通过一个管道流动时，管道就会震动，就像你将空气推入声带一样。你的声带会振动，然后发出声音。无论是水还是岩浆，发出的声音都应该是不同的，就像你吸过氦气时声音也会改变一样。”
汉密尔顿表示，在地下60公里处，任何流体都必须是岩浆，而不是水。但加州大学圣克鲁斯分校的行星科学家米沙·克雷斯拉夫斯基指出，这些微弱的信号并不包含足以提供精确震源深度的详细信息。
地震信号也可能不是表面上看起来的那样。美国西华盛顿大学的地震和火山学家杰姬·卡普兰-奥尔巴赫指出，当地震波通过地面振荡时，其高频分量会比低能量分量更快地损失能量。也许在从科珀洛斯槽沟到洞察号旅程中，这些信号的高频部分变弱了，使其看起来就像低频事件，而这通常与移动的岩浆有关。
不过，即使考虑到这些因素，科学家们依然对不能排除岩浆的存在感到兴奋。克雷斯拉夫斯基称，到目前为止所得出的一切推测都是完全合理的。霍勒斯顿则持保留意见，但她补充道，这并不是说火星地下没有岩浆。所有人都注意到，这些隆隆声很可能来自火星上最年轻的火山部分，这不太可能是巧合。“这太棒了，”格雷格说，“我是说，这很有道理，对吧？”
当然，科学家们还有很多工作要做，也需要更多的地震数据来完善这一假设。但不可否认的似乎，洞察号获得的数据正在改变我们对火星内部的了解。
重新思考地球
近期有关火星的研究向我们强调了一个事实：我们对各个星球内部的情况了解甚少。“我们不知道内太阳系放射性元素的分布情况，”格雷格说，“我们什么都不知道。”如果假设火星具有与地球诞生时相同数量的放射性元素，那么一个寒冷的火星就是不合理的。但对于这种假设，“谁又能说它是真的呢？”
火星也不像地球那样具有分裂的地壳：它缺乏可移动的构造板块，而这些板块会让热量通过裂缝逸入太空。也许这有助于保持火星内部的余温。
如果能测量火星的内部温度，我们或许就能更容易地计算出火星的火山活动能力。但洞察号的热传感物理特性箱——被亲切地称为“鼹鼠”（mole）——未能挖得足够深，无法得到准确的读数。然而，洞察号的地震数据表明，火星内部的温度可能足以让火山保持活跃，但方式与地球不同。
在科珀洛斯槽沟发现的火星表面裂缝穿过山丘和火山口，这意味着它们肯定比其他表面特征更加年轻
即使存在火山活动，科珀洛斯槽沟下的岩浆也可能永远不会再喷发到火星表面。尽管火星的巨型火山令人印象深刻，但许多岩浆似乎都注入了火星的上地壳，并停留在那里，有时会产生巨大的火山突起。
不过，火星表面的喷发是可能的。可能不像地球表面那样每天都喷发，但与地球一样，火星也会时不时地发生史诗般的熔岩流——每次爆发之间相隔数百万年。汉密尔顿说：“如果在500万到1000万年内火星上没有另一次大规模的地表喷发，我会感到不可思议。”
如果火星现在仍然有火山活动，那么另一颗较小的星球也可能如此。月球上有一块区域看起来像一个由水银液滴组成的大碗，而这些火山泡沫可能只有1亿年的历史。“火星的直径只有地球的一半，”格雷格说，“我们甚至不能肯定地说，只有地球四分之一大小的月球已经完全死寂。”
“我认为月球在未来的某个时候还会再次喷发。”伯恩说，“我想水星也会，为什么不会呢？”这些星球可能并不像我们习惯认为的那样安静。也许它们的火山在爆发之间停顿了太长时间，以至于人类没有注意到——火山爆发不断的地球反而像是一个异类。“从各个方面来看，地球都是很奇怪的一颗星球，”格雷格说。（任天）
探索网：世界之大，无奇不有！
