美国国家航空航天局（NASA）"洞察"号（InSight）的最新研究揭示了包裹在火星内核周围的液态硅酸盐"毯子"，为了解火星的进化史以及火星丧失维持生命的潜力提供了新的线索。"洞察"火星任务帮助科学家绘制了火星的内部结构图，包括火星核心的大小和组成，并提供了有关火星动荡形成的一般提示。

艺术家描绘的包裹火星核心的液态硅酸盐层。图片来源：IPGP / CNES / N. Starter

然而，发表在《自然》（Nature）杂志上的一篇新论文的发现可能有必要将这些数据重新分析。一个国际研究小组在火星金属内核上发现了熔融硅酸盐层--这为了解火星是如何形成、演化并变成今天这颗贫瘠的行星提供了新的视角。

新的地震发现

该研究小组的论文发表于2023年10月25日，详细介绍了利用地震数据定位和识别位于火星地幔和地核之间的一层薄薄的熔融硅酸盐层（构成火星和地球地壳和地幔的岩石矿物）。通过发现这个熔融层，研究人员确定火星的内核比以前估计的密度更大、体积更小，这一结论与其他地球物理数据和火星陨石分析更加吻合。

论文合著者、马里兰大学地质学教授维德兰-莱基奇（Vedran Lekic）将熔融层比作覆盖火星内核的"加热毯"。

莱基奇说："这一'毯子'不仅能隔绝来自地核的热量，防止地核冷却，还能集中放射性元素，这些元素的衰变会产生热量。当这种情况发生时，内核很可能无法产生对流运动，从而产生磁场--这可以解释为什么火星周围目前没有活跃的磁场。"

对火星生命的影响

如果火星周围没有发挥作用的保护性磁场，那么像火星这样的陆地行星将极易受到恶劣太阳风的影响，并失去其表面的所有水分，从而无法维持生命。莱基奇补充说，地球和火星之间的这种差异可能归因于内部结构的不同以及两颗行星不同的行星演化路径。

论文的第一作者、法国国家科学研究中心的科学家亨利-塞缪尔（Henri Samuel）说："地幔底部的液态层对火星金属内核的热覆盖意味着，在火星演化的最初5亿至8亿年间，火星地壳中记录到的磁场的产生需要外部来源。这些来源可能是高能撞击或与远古卫星的引力相互作用产生的核心运动，这些卫星后来都消失了。"

研究小组的结论支持这样的理论，即火星曾经是岩浆的熔海，后来结晶并在火星地幔底部产生了一层富含铁和放射性元素的硅酸盐熔体。放射性元素产生的热量将极大地改变这颗红色行星的热演化和冷却历史。

后果和未来研究

莱基奇说："这些地幔层如果广泛存在，会对地球的其他部分产生相当大的影响。它们的存在有助于告诉我们磁场是否能够产生和维持，行星如何随时间冷却，以及行星内部的动态如何随时间变化。"

在收集了四年多的火星数据后，NASA的"洞察"号因为过多火星尘土覆盖而没有足够能源持续工作，任务于2022年12月正式结束，但对观测结果的分析仍在继续。塞缪尔、莱基奇和他们的合著者是最新的研究人员之一，他们利用地震学重新审视了以前的火星模型，确认了火星的结构和动荡历史。

莱基奇说："熔融层的这一新发现只是我们继续从已完成的InSight任务中学习新知识的一个例子。我们希望，我们利用地震数据收集到的关于行星演化的信息，能为未来前往月球等天体和金星等其他行星的任务铺平道路。"