火星下面有什么？重力地图揭示隐藏的火星结构

最近在火星上进行的重力研究揭示了古代海洋沉积物下隐藏的致密结构，这影响了我们对火星地质的了解，并可能影响火山活动，尤其是奥林帕斯山的火山活动。资料来源：Root et al.

对火星重力变化的研究揭示了隐藏在失落海洋沉积层下的致密大型结构。这项分析结合了多个任务的模型和数据，还表明火星地幔中的活跃过程可能正在推动太阳系中最大的火山--奥林帕斯火山。代尔夫特理工大学（TU Delft）的巴特-罗特（Bart Root）本周在柏林举行的欧洲行星科学大会（EPSC）上介绍了这一研究成果。

火星上有许多隐藏的结构，如冰雪沉积，但在北部极地平原发现的地貌却是一个谜，因为它们被厚而光滑的沉积层所覆盖，据说是沉积在古老的海底。

"这些密集的结构可能是火山形成的，也可能是古代撞击造成的压实物质。"罗特博士说："我们在北极帽周围地区发现了大约20个大小不一的地貌，其中一个很像狗的形状。地表似乎没有它们的踪迹。不过，通过重力数据，我们可以窥见火星北半球更古老的历史。"

火星重力图。红圈表示火星上突出的火山，黑圈表示直径大于几百公里的撞击坑。一个重力高信号位于火山Tharsis区域（图像右中央的红色区域），该区域被一个负重力异常环（蓝色显示）包围。图片来源：Root 等人

卫星轨道带来的启示火星内部新面貌

罗特博士和来自代尔夫特理工大学和乌得勒支大学的同事们利用卫星轨道的微小偏差来研究火星的重力场，并找到有关火星内部质量分布的线索。这些数据被输入到一些模型中，这些模型利用美国宇航局"洞察"号任务对火星地壳的厚度和柔韧性以及火星地幔和深层内部的动态进行的新观测，绘制出火星的全球密度图。

密度图显示，北部极地地貌的密度比周围地区高出约 300-400公斤/立方米。不过，这项研究也揭示了塔尔西斯隆起巨大火山区的地下结构，其中包括奥林帕斯山巨型火山。

突出显示北半球密集引力结构的地图。黑线表示的区域是高质量异常点，与地质和地形没有任何关联。这些隐藏的地下结构被古老海洋的沉积物所覆盖。它们的起源仍是一个谜，需要像 MaQuIs 这样的专门重力任务来揭示其本质。资料来源：Root et al.

虽然火山密度很大，但塔西斯地区比火星平均表面高得多，而且被一个重力相对较弱的区域环绕。仅从火星地壳和上地幔的差异来看，这种重力异常是很难解释的。罗特博士及其团队的研究表明，一个直径约 1750 千米、深度约 1100 千米的轻质物质正在为整个塔西斯地区提供向上的推动力。这可以用火星内部深处的巨大熔岩流向地表上升来解释。

"美国宇航局的InSight任务为我们提供了关于火星坚硬外层的重要新信息。这意味着我们需要重新思考如何理解奥林帕斯蒙斯火山及其周围环境的支撑力，"罗特博士说。"这表明火星内部可能仍在发生着活跃的运动，影响并可能在表面形成新的火山特征"。

罗特博士是提出火星量子重力（MaQuls）任务的团队成员之一，该任务旨在利用分别为月球和地球上的 GRAIL 和 GRACE 等任务开发的技术，详细绘制火星重力场图。

"利用 MaQuIs 进行观测将使我们能够更好地探索火星地表下的情况。这将帮助我们发现更多关于这些神秘的隐藏特征，研究正在进行的地幔对流，以及了解动态的地表过程，如大气的季节变化和地下水库的探测，"德国航天中心的丽莎-沃纳博士说，她在本周的EPSC2024会议上介绍了MaQuIs任务。

编译自/ScitechDaily