山东
IT之家 8 月 31 日消息，一项针对火星内部结构的新研究再次表明，这颗红色星球实际上是一个由两个截然不同“半球”组成的世界。
研究发现，在火星南半球深处，其内部温度可能比北半球地下高出最高 750 华氏度（约 400 摄氏度），进一步加深了人们对火星奇特南北二分现象的疑问：为什么北部是一片相对平坦的低地，而南部却分布着崎岖的高原？
“科学家通常假设，行星天体的内部结构总体上具有球对称性，但事实并不一定如此。”论文第一作者、曾任职于加州理工学院、现就职于亚利桑那大学的亚历山大 · 伯恩在一份声明中表示。
伯恩及其团队重新分析了美国宇航局三艘火星探测器的历史数据，包括“火星全球勘测者号”、“火星奥德赛号”和“火星勘测轨道飞行器”。研究人员通过寻找这些探测器轨道速度的细微变化，分析火星引力场可能存在的差异。
研究团队采用了伯恩开发的一种名为“潮汐层析成像”的技术。该方法还考虑了火星沿椭圆轨道绕太阳运行时，太阳引力对火星产生的不断变化的影响。借助这一技术，研究人员得以推测火星内部的结构和温度分布。
研究发现，各探测器所经历的火星引力场随时间发生的变化，与火星内部完全呈球对称结构时的理论预期存在明显差异。
为解释这种差异，研究人员认为，火星南半球下方的地幔温度必须比北半球高出约 390 至 750 华氏度（约 200 至 400 摄氏度）。南半球地幔的温度甚至可能高到部分区域至今仍处于熔融状态。
这一发现可能会影响科学家对火星宜居性以及火星火山活动持续时间的理解。
事实上，火星南北内部存在差异或许并不令人意外，因为科学家早已知道，这颗星球的表面本身就高度不对称。
火星北部主要由广阔的低地平原组成，而南部则覆盖着大量陨石坑高地。平均来看，火星南部的地壳比北部厚约 15.5 英里（25 公里）。科学家还认为，北部低地在远古时期可能曾经存在过一片巨大的海洋。
论文第二作者、加州理工学院的阿米尔侯赛因 · 巴盖里表示：“理解火星南北之间的这种二分现象非常重要，因为它能够帮助我们了解影响火星水文环境的各种过程，包括那些可能形成并曾经储存液态水的盆地。”
更高温的南半球地幔，也可能解释火星上其他一些令人困惑的发现。
美国宇航局的“洞察号”火星着陆器于 2022 年 12 月结束任务，其搭载的地震仪曾发现，地震波在火星南部衰减得更快，而较高的地下温度可以解释这一现象。
此外，火星南部富含铁矿物中发现的磁异常，如今也有了新的解释方向。
如今的火星已经没有全球性磁场，但在 40 多亿年前，这颗星球曾拥有全球磁场。如果来自更高温南部地幔的上涌物质加热地壳，使其温度超过所谓的“居里温度”，那么材料就会失去自身固有的磁性，其内部残留磁化状态也会发生变化。
这一过程可能正是火星南部富铁矿物中那些神秘磁性残留形成的原因之一。
伯恩表示：“了解行星天体的内部结构，有助于我们揭示塑造它们形成和演化过程的机制。”
不过，火星南北差异的真正起源仍然没有答案。科学家甚至还无法确定，火星表面的南北差异是否与内部结构的差异由同一种机制造成。
目前最受关注的一种解释认为，这一切可能源于 40 多亿年前的一次巨大撞击。
按照这一理论，火星北部低地实际上是一个规模极其庞大的撞击盆地。那次撞击在火星北部挖出了一个巨大的凹陷，同时释放了大量内部热量，使北半球地幔的冷却速度快于南半球。
另一种可能是，火星南部较厚的地壳形成了一层高效的“盖子”，阻止地幔内部的大量热量向外散失。
这一假设实际上可以通过未来的观测进行验证。如果岩浆从地下向上涌动时遇到厚重且致密的南部地壳，其上升过程可能会受到阻碍，并在地表下形成熔融岩浆侵入体。未来更高分辨率的火星重力数据，或许能够帮助科学家寻找这些地下结构。
这些问题仍有待未来的火星探测任务进一步解答。不过，研究人员开发的“潮汐层析成像”技术也可以应用于其他天体，从水星到木星的大型卫星，都可能成为研究对象。
伯恩表示：“随着我们获得更多的重力数据，我们将能够确定行星内部结构更加复杂的三维细节。这些推断结果反过来又可以为未来任务和相关天体的科学探索提供蓝图。”
IT之家注意到，这项关于火星地下巨大“热异常”的研究成果于 8 月 27 日发表在《自然》杂志上。
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