針對火星內部展開的新研究進一步顯示,這顆紅色星球是由兩個截然不同的半球所組成。科學家最新發現,火星地底深處隱藏着一個巨大的「熱異常」,為這顆星球南北半球極度不對稱之謎,再添新的疑問。
發表於《自然》(Nature)雜誌的一項新研究顯示,火星南半球深處的溫度,最高比北半球地下高出華氏750度(攝氏400度),這使得火星平坦的北部平原與崎嶇的南部高地之間奇特的「二分法」(dichotomy)更顯神秘。
「科學家通常假設行星內部的整體結構呈球形對稱,但事實未必如此。」前加州理工學院(Caltech)研究員、現任職於亞利桑那大學(University of Arizona)的亞歷山大‧伯恩(Alexander Berne)表示。伯恩是該研究的第一作者。
據Space報道,伯恩及其團隊重新調閱來自美國國家航空航天局(NASA)三顆軌道探測器——「火星全球探測者號」(Mars Global Surveyor)、「火星奧德賽號」(Mars Odyssey)和「火星勘測軌道飛行器」(Mars Reconnaissance Orbiter)的歷史數據。利用伯恩開發的「潮汐層析成像」(tidal tomography)技術,考量太陽對火星產生的動態引力影響,推算出火星內部結構與溫度的模型。
數據顯示,火星南半球地幔的溫度比北部高出華氏390度至750度(攝氏200度至400度),甚至可能仍處於部分熔融狀態。這可能影響火星的宜居性及火山活動維持的時間。
火星表面的非對稱性早已為人所知:北部以低地平原為主(可能曾有廣闊海洋),南部地殼則平均比北部厚15.5英里(25公里)且佈滿撞擊坑。「南北二分法對於理解火星至關重要,它提供了可能影響火星水文過程的信息。」該研究的第二作者、加州理工學院的阿米爾霍賽因‧巴赫里(Amirhossein Bagheri)指出。
更熱的南部地幔也解釋了其它謎團。例如NASA「洞察號」(InSight)着陸器發現地震波在南部消散更快;同時也解釋了南部含鐵礦物磁異常的成因——若南部地幔上涌將地殼加熱超過「居里溫度」(Curie temperature),材料便會失去原有磁性,並在冷卻後獲得新的殘餘磁性。
關於南北分界的成因目前尚無定論。主流觀點認為,40多億年前一次巨大撞擊挖出了北部低地,促進內部熱量釋放,使北部冷卻更快;另一解釋則是南部更厚的地殼像蓋子般阻止了熱量散失。
伯恩表示,潮汐層析成像技術未來亦可用於水星或木星的大型衛星,為設計未來太空探測任務提供藍圖。

這張藝術概念圖展示了火星的內部結構。最外層被稱為地殼,地殼下方是地幔,地幔則覆蓋在固體內核之上。(NASA/JPL-Caltech)














