火星為何會有南北“兩副面孔”？這個困擾科學界半個世紀的謎題有了新進展。中國科學院地質與地球物理研究所研究員孫偉家聯合澳大利亞國立大學教授Hrvoje Tkalcic首次發現了火星南北半球內部結構的顯著差異，為解開這一謎題提供了關鍵證據。相關研究成果近日發表于《地球物理研究通訊》。
早在上世紀70年代，科學家就發現火星存在明顯的南北差異：當時，“水手9號”和“維京號”探測器傳回的圖像顯示，火星的南部是高地，北部是低地。隨后的探測又發現，火星的地殼厚度、隕石坑密度和磁場強度等多個方面也都呈現出南北差異。對于這種“雙面”結構的成因，科學界一直存在爭議。有人認為是一個或多個巨大隕石撞擊造成的，也有人認為是火星內部運動導致的。
研究團隊創新性地運用了多種技術來分析“洞察號”探測器獲取的火星震數據。他們不僅首次在火星南半球Terra Cimmeria區域精確定位了一組六個火星震，還通過對比南北半球星震波的特征，發現火星南北半球內部結構存在顯著差異：南半球的地幔溫度更高，粘滯度更低，這導致了更強的地幔對流。這一發現為火星幔對流等內部過程形成南北二分結構的假說提供了有力支持。
研究團隊還從其他角度對隕石撞擊假說提出質疑。他們通過研究火星巖石的特征發現，火星在44.8億年以來未發生過大型隕石撞擊事件。如果當時確實發生過大型撞擊，理論上應該在北半球留下特殊的磁場痕跡，但這與實際觀測到的磁場數據不符。
這項研究雖然為理解火星“雙面”結構提供了新的線索，但研究團隊指出，這些發現仍需要未來更多的火星探測任務來驗證。他們建議可以開展地球克拉通地幔和火星的對比研究，因為兩者在形成年齡、物理特性等方面頗為相似，這不僅有助于理解火星的地質歷史，也為研究地球早期歷史提供了新視角。
火星南部和北部火星幔數據分析。南部火星幔內部衰減強，溫度高，北部內部衰減弱，溫度低。這為火星內部過程形成火星二分結構提供了直接的地震學觀測證據。圖源：孫偉家研究組相關論文信息：
https://doi.org/10.1029/2024GL110921
本文鏈接：火星為何“兩幅面孔”？科學家找到新線索http://www.lensthegame.com/show-11-17465-0.html
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