南北半球的極端差異

火星一直是太陽系中充滿謎團(tuán)的星球之一，其中火星二分現(xiàn)象（Martian dichotomy）尤其吸引科學(xué)家們的注意。從1970年代維京號(hào)探測器首次發(fā)現(xiàn)以來，火星南北半球在地形、地殼厚度和地質(zhì)特征上的明顯差異一直是研究的焦點(diǎn)。

高解析度的火星全球地形圖，可明顯看出火星南北半球之間的差異。來源：NASA/JPL-Caltech/GSFC 南北地形對(duì)比

• 南部高地：覆蓋火星表面的約三分之二，高出北部低地5到6公里，布滿隕石坑和古老的火山熔巖流痕跡。這些特征表明南部高地的地表更古老。

• 北部低地：表面相對(duì)平滑且平坦，幾乎沒有明顯的地形特征，地殼厚度較薄。

• 磁性差異：南部高地的巖石具有磁性，暗示其形成于火星早期擁有磁場的時(shí)期，而北部低地的巖石則不具備這一特性。

這些差異為火星二分現(xiàn)象的成因提出了兩個(gè)主要假說。

成因假說 1. 內(nèi)生假說

內(nèi)生假說認(rèn)為，火星內(nèi)部的熱對(duì)流導(dǎo)致了南北地殼的差異。火星的地函中可能存在熱物質(zhì)上升和冷物質(zhì)下沉的運(yùn)動(dòng)，形成了不同厚度和高度的地殼。

2. 外生假說

外生假說則認(rèn)為，火星早期可能經(jīng)歷了月球大小的天體撞擊，或者多次較小天體的撞擊，這些事件剝離了北半球的大部分地殼，形成了如今的低地。

火震數(shù)據(jù)提供新證據(jù)

NASA的洞察號(hào)探測器（InSight）通過測量火星上的火震（類似地震的現(xiàn)象）數(shù)據(jù)，為火星二分現(xiàn)象提供了新的證據(jù)。洞察號(hào)位于火星二分現(xiàn)象的邊界附近，研究團(tuán)隊(duì)分析了震波如何穿過南北半球的地殼和地函傳播，發(fā)現(xiàn)了關(guān)鍵線索：

• 震波能量衰減：南部高地的震波能量衰減更快，表明地函溫度較高。

• 熱量散失差異：北部低地的地函溫度較低，熱量散失更快。

這些發(fā)現(xiàn)為內(nèi)生假說提供了重要支持。

模擬火星早期地質(zhì)活動(dòng)

研究模擬顯示，火星早期可能只有一個(gè)熱對(duì)流上升區(qū)和下降區(qū)。這種模式導(dǎo)致了南半球地殼增厚形成高地，而北半球地殼因冷物質(zhì)下沉而變薄。火星可能曾經(jīng)像地球一樣擁有板塊運(yùn)動(dòng)，但隨著其冷卻逐漸形成靜止巖蓋，穩(wěn)定了現(xiàn)有的地殼結(jié)構(gòu)。

未來研究

盡管洞察號(hào)的數(shù)據(jù)提供了重要線索，火星二分現(xiàn)象的完整解釋仍需更多研究。未來任務(wù)（如ExoMars或火星樣本取回任務(wù)）將結(jié)合更多火震數(shù)據(jù)和地質(zhì)成分分析，進(jìn)一步揭示火星的演化歷史。

• 來源：https://theconversation.com/why-is-one-half-of-mars-so-different-to-the-other-marsquakes-may-have-just-revealed-the-answer-246575