科学家在火星内部发现了一个巨大的隐藏热失衡:南半球内部比北半球热上数百度,而且可能处于部分熔融状态。
重力测量显示,火星南半球下方的内部温度比北半球高出约200到400摄氏度,并且部分区域处于熔融状态。这一意外发现为理解这颗红色星球的地质历史,以及它可能曾经具备支持生命条件的时期,提供了新线索。
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这项研究由加州理工学院校友Alexander Berne(26届博士)领衔,他目前是亚利桑那大学的博士后研究员。研究结果于8月27日发表在《自然》杂志上。
重力如何揭示火星内部
在加州理工学院攻读研究生期间,Berne开发了一个模型,利用重力的微小变化来推断行星天体内部隐藏的结构。随后,他和合作者将这一方法应用到了火星上。
研究人员分析了来自三项任务数十年的观测数据——火星全球勘测者号、火星奥德赛号和火星勘测轨道飞行器。他们追踪了航天器速度极其微小的变化,并用这些测量结果重建了火星的重力场。
由于火星沿略微椭圆的轨道运行,且自转轴是倾斜的,太阳对火星的引力拖拽会随季节时间尺度发生变化。一种被称为潮汐层析成像的方法,可以考察这些引力效应如何随时间变化。这些测量结果随后可被用来构建行星内部模型。
“科学家通常假设行星天体的内部大体上是球对称的,但这未必成立,”Berne说。“随着我们获得更多重力数据,我们能够确定行星内部结构的三维复杂细节。这些推断反过来又为我们设计未来的任务和对这些世界的科学探索提供了蓝图。理解行星天体的内部结构,有助于我们解开塑造其形成与演化过程之谜。”
火星表面和地下都不均匀
科学家早就知道,火星从北到南看起来差异巨大。南半球以高地、山脉和布满陨石坑的地貌为主,而北半球的大部分则由较低、较平坦的平原构成。
新结果表明,这种戏剧性的反差一直延伸到地表以下很远的地方。火星内部同样存在热不对称——南半球比北半球热上数百度。
这一发现或许能帮助科学家解释火星上其他几项不寻常的观测结果。
隐藏的热量或能解释火星谜团
南半球的富铁矿物带有不寻常的磁性特征。南半球地幔中一个主要的热异常,可能与此有关。
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