火星,作为太阳系中最引人注目的类地行星之一,其内部结构长期以来一直是科学家们研究的重点。传统的行星模型中,行星内部被描绘为层次分明、结构均匀的"洋葱式"布局,地壳、地幔和核心依次堆叠,形象如经典甜点"百万富翁酥饼"的三层结构。然而,最新由帝国理工学院和美国宇航局(NASA)联合开展的研究打破了这一传统印象。通过"洞察号"探测器记录的地震数据,研究团队发现火星地幔远非光滑均匀,而是充满了大型、成分复杂的"块状"结构,有如浓郁多料的岩石路蛋糕,蕴藏着火星形成之初那场宇宙灾难的真实写照。火星和地球一样,诞生于大约四十五亿年前的太阳系混沌时代。那时,周围的尘埃和岩石在引力作用下逐渐聚拢成型。
当火星逐渐成为一个完整行星后,它遭受了一系列接近灾难性的巨大天体撞击。这些碰撞不仅塑造了它的体积和质量,也为其内部结构埋下了深刻印记,甚至与地球形成月球的过程相似。在这些撞击中,巨大的冲击力释放出足以融化行星大部分岩石的能量,形成所谓的"岩浆海"。随着时间推移,岩浆海逐渐冷却结晶,留下了化学组成不同的固态块体,这些块体就像火星内部的"化石",被困于缓慢搅动的地幔之中。这种早期剧烈碰撞引发的巨块,尺寸可达四公里,科学家通过地震波传播速度的细微变化检测到了它们的存在。相比之下,地球因拥有活跃的板块构造系统,地壳和地幔物质不断被循环再造,内部结构就显得更加均匀和动态。
火星却不同,其地表形成了称为"停滞盖层"的坚硬层,这层外壳阻止了底下物质的剧烈对流和混合,宛如一道封印,将早期残留的物质完整封存,形成了一个巨大的地质时间胶囊。科学家们尤其兴奋的是,这些被"洞察号"捕捉到的地震波,展现出它们经过火星内部不同结构时的波速变化,揭示了地幔并非均质的特征。更有趣的是,这些结构呈现出一种"分形"分布的特性,即由少数几块较大的碎片以及大量小碎片组成的复杂组合,类似于玻璃破碎时既有大块也有无数细碎之影。这一现象不仅帮助科学家们推断火星早期剧烈撞击的规模和能量,也提供了研究其他无板块构造行星如金星和水星演化的窗口。此外,地球内部因水含量较高,地震信号在传递过程中会被吸收或散射,使得隐藏在深部的不均匀结构难以被清晰捕捉。而火星上的干燥环境则利于地震波的长距离传播,成为研究岩石行星内核秘辛难得的天然实验场。
此次研究的成功,还得益于"洞察号"任务高度精准的地震监测系统。通过探测由陨石撞击引发的火星震动,科学家们能够捕捉到前所未有的地震细节。这不仅巩固了火星非均质地幔的证据,也为未来火星地质和行星科学研究提供了新的方向。该发现提升了我们对太阳系早期混乱冲击事件的理解,也对火星上潜在的地质热活动、地震起因以及资源分布有着重要的启示。它提示尽管火星如今显得相对"平静",但其内部仍保存着宇宙碰撞的历史烙印,等待人类未来的探索与发掘。综上所述,火星地幔的"岩石路蛋糕"结构,生动展现了这颗红色星球在宇宙大灾变中的顽强存续,以及其内部卓越的保存能力。
这不仅丰富了人类对行星形成和演化的认知,也为比对地球与其它类地行星的地质过程提供了宝贵的参考。随着未来探测任务的继续推进,更多的奥秘将被揭示,火星的内心世界也将愈发清晰,助力人类更全面地理解太阳系的起源与发展。 。
