太空岩石為人類揭開了火星火山的秘密

據科學研究考證，目前已知最大的火山存在於火星，名為奧林匹斯山（Olympus Mons），它比周圍平原高出22公里（14英里），高度是珠穆朗瑪峰（Mount Everest）的2.5倍，它最窄的地方寬度也有640公里（400英里）。

火星其實很小，它的直徑只有地球的一半，質量還不到地球的11%。看到人造衛星收集到證明這些火山存在的照片，相關科學研究人員表示十分驚訝。

從那以後，研究人員開始探索這些火山。比如，它們是由什麼組成的？什麼時候第一次噴發的？最後一次噴發又是什麼時候？那麼，最後研究人員都取得了什麼成果？

這麼多年以來，宇宙飛船也相繼搜集到一些有關這些火山的圖片和數據，這也幫助研究人員更好地了解這些火山。例如，在行星上，比起較新的區域，較舊的區域表面上會有更多的隕石坑。因此，火星表面由小行星造成的撞擊坑也蘊含著火星上的地殼運動以及其他一些變化。

基於這一點，科學研究人員得出結論，火星上的火山在35億年前就開始噴發，跟地球上的火山噴發時間相當。火星上最近的一次火山噴發大概發生在幾千萬年前，目前還沒有發現有活火山的存在。

岩石記錄

科學研究人員還通過地球上某些隕石來研究火星上的火山，小行星撞擊火星也與隕石相關，因為當較大的小行星撞擊火星表面時，大量的能量被釋放出來。而這些能量通常足以使其他岩石爆炸，其中一些碎片獲得很大的動能運動到地球，也就是我們所說的隕石。

我們現在找到的來自火星的岩石樣本已經超過了一百個，這是完全可以確認的，因為被困在這些岩石樣本里的氣體與海盜號（Viking）和好奇號（Curiosity）記錄的火星大氣相符。

研究人員可以利用最先進的儀器對這些隕石進行檢查，不過這隻能在實驗室里進行，因為這些儀器體積太大，重量也太大，無法安裝在宇宙飛船上。

本·科恩（Ben Cohen）是格拉斯哥大學（University of Glasgow）地理與地球科學學院（School of Geographical and Earth Sciences）的研究助理。他最近和他的同事在《自然通訊》（Nature Communications）上發表了最新的研究成果，這也是第一次利用火星岩石對火山噴發速率進行具體的分析。

這個研究團隊總共研究了六顆隕石，分別是這一百年來在不同的地方發現的，包括埃及的沙漠，美國中西部的印第安納州（Indiana），以及南極洲貧瘠的冰原。

它們大概在1100萬年前同時進入太空的，意味著這六顆隕石一定是同一座火山上的小行星撞擊火星時產生的，這一點很重要。

為了確定岩石爆炸的最初時間，研究人員使用了一種叫做氬-氬同位素定年法的技術，通過質譜儀來測量鉀的自然衰變過程中氬氣的增加量，然後計算出這個過程經過的時間。

測量結果表明，隕石大約形成在過去的13億年和14億年之間，而在這9千萬年間，火星上至少有4次火山噴發。這對火山活躍來說算是很長一段時間了，比地球上的火山要長得多，地球上的火山通常只活躍幾百萬年。

顯微鏡下的火星隕石。不同的顏色代表不同的火山礦物，這些礦物也能在地球上的火山中發現

然而，這些反映的僅僅是火山表面的信息，因為小行星撞擊地球只會涉及到火星表面以下幾十米深處的岩石。對於一座高達10公里的火山，這些隕石只能代表它的噴發歷史的小部分。也就是說，在14億年前，即這些岩石形成之前，火山就已經開始噴發。

研究人員通過計算還發現，這座火山的生長速度異常緩慢，比地球上的火山要慢上一千倍。這再次表明，火星上的火山噴發要比我們想像的更大。在遙遠的過去，火星上的火山活動肯定更加活躍。

已知和未知

火星上的火山很大的另一個原因在於火星缺乏活動板塊構造，這允許熔融岩在火星地殼的同一部分噴發很長一段時間。相比之下，對於地球上的火山來說，板塊構造運動將熔融岩從岩漿源頭移走，從而阻止火山同一部分的再次噴發。

那麼，最後一個疑問就是火星岩石來自哪裡。

根據衛星搜集到的照片，研究人員找到了一個可能的答案——火山地帶一個足夠大的火山口，大到可以給岩石足夠的動能離開火星進入太空，這個火山口距現在大概也才1100萬年。

這項研究重點在於地球和火星上的火山活動的顯著差異，至於火星是如何驅動這些巨大的火山噴發，以及怎樣持續為同一區域的火山噴發提供岩漿，這些問題的機制也在科學研究人員的爭論中。

火星上最近的火山噴發也仍有很大的不確定性。此外，火星上的火山和大氣層之間的關係也有待探究。相信通過研究火星隕石、衛星圖像和開發新探測器，這些奧秘終將被我們揭曉。

然而，要想真正地了解太陽系中最大的火山，我們可能還需要通過人類或機器人來收集地球的鄰近行星上的相關樣本，並帶回地球。

這篇文章最初發表在《對話》（The Conversation）上。

蝌蚪五線譜編譯自sciencealert，譯者 孫敏慧，轉載須授權

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