是陨石撞击？还是火山喷发？火星大坑成因证据新考察

阿拉伯高地发现巨坑，火星早期或有大规模火山喷发

火星曾经是十分活跃的行星。

（图解：美国航天局火星侦察卫星探测器拍摄的火星阿拉伯高地（Arabia Terra）上被层层岩石填满的火山口。 图源：美国航天局/加州理工学院/美国亚利桑那大学）

一项新的研究发现，数十亿年前，火山超级喷发定期撕裂火星表面，影响气候长达数十年，并留下了今天仍然可见的伤痕。

一支美国地质学家团队发现证据表明，卫星图片上肉眼可见的火星北部阿拉伯高地巨坑并非如一些观点原本认为的那样是由行星撞击产生的，反之，它们是由足以向大气喷发数十亿吨气体及熔岩的大规模的火山喷发造成的。

这些大坑一般被叫做破火山口，本质上是一度强大的可喷发超级火山的残余。与行星撞击留下的大坑相比，它们往往会呈现更加不规则的形状。但由于一般认为那种强有力的火山喷发应该发生于40亿年前，要找到足以断定大坑性质的确凿证据就十分需要取证方法。

（图解：美国航天局维京计划从轨道上看到的火星。 图源：美国航天局/喷气推进实验室）

科学家先根据火山灰的痕迹建模模拟在如此规模的大喷发后它们将如何分布，最终会沉淀在哪里。然后他们对照美国航天局火星侦察卫星探测器拍下的高分辨率图像，查看火山灰实际分布情况是否符合他们的模型预期。

（图解：美国航天局火星侦察卫星探测器的一大突出特点——拥有探外最强大的望远镜之一。 图源：美国航天局/喷气推进实验室）

“当时我们说：‘好吧，我们已经记录好了与蚀变的火山灰有关的矿物质，接下来就要看一看这些矿物质（在阿拉伯高地的大坑口）是怎么分布的，看看它们是否符合我们预期的火山超级喷发下的情况。”研究的合著者、来自马里兰州罗瑞尔市约翰霍普金斯应用物理学实验室的火山学家亚历山德拉·玛蒂埃拉·诺瓦克（Alexandra Matiella Novak）在声明中说。这项新研究正是基于玛蒂埃拉·诺瓦克关于火星其他区域火山灰沉积的前序研究构建的。

研究人员们从图像中发现结果与模型相符。在火星侦察卫星探测器拍摄的图像中，灰尘从七个大坑向东顺风蔓延。沉积的灰尘可由数千英里外溯至坑口，且越往外沉积层越薄。

“我们看到的和我们预测的一摸一样，对我而言那是最激动人心的时刻。”研究的合著者、来自马里兰州格林贝尔特市的美国航天局地质学家雅各布·理查森（Jacob Richardson）在声明中说。

这些超级火山可能活跃于40亿年前的5亿年间，它们曾向火星大气喷发了巨量的水蒸气、二氧化碳和二氧化硫，引起了数十年的气候失衡。

（图解：火山喷发向大气喷射大量气体。 图源：塞巴斯蒂安·克雷斯波摄影/盖蒂图片社（Sebastian Crespo Photography / Getty Images））

“这些喷发中的任意一场都会对气候造成重大影响，这种影响可能是火山喷发释放的气体增厚大气层或挡住阳光导致大气变冷。”研究第一作者、美国航天局戈达德太空飞行中心的地质学家帕特里克·惠利（Patrick Whelley）在声明中说，“火星气候建模师需要做些研究以尝试了解这些火山对气候产生的影响。”

（图解：大型火山喷发产生的气候影响概览。火山喷发将大量气体和固体颗粒喷入大气层，再迅速掉出大气层，含硫气体的排放和由此形成的气溶胶颗粒造成了气候剧变。 图源：马克斯普朗克气象研究所）

地球上的上一次超级火山喷发于7.6万年前发生在印度尼西亚苏门答腊岛。但陆地上数十英里宽的火山口都分布于构造活动区域，大部分规模较小的火山至今还分布在那里且依旧活跃。

火星阿拉伯高地的奇怪之处则在于没有小型火山的踪迹。

（图解：卫星图像显示，火星上一科柏洛斯槽沟体系裂缝周围出现了近期可喷发火山的沉积物。 图源：美国航天局/喷气推进实验室/马林太空科学系统/穆雷实验室）

科学家指出，地球上的火山口可能在数十亿年的时光里被侵蚀了，也有可能已经随大陆向全球移动了。这种类型的可喷发火山也可能存在于木卫一，还有可能聚集在金星上。

今年早些时候，亚利桑那州图森行星科学研究所的科学家们发现证据显示火星上的火山可能至今仍然活跃，尽管火星的绝大部分火山运动发生于40亿年前的超级火山期。火星上高达13.6英里（21.9千米）的奥林匹斯山（Olympus Mons）是太阳系最大的火山，一般认为它最后一次喷发于2500万年前。

（图解：美国航天局维京1号探测任务拍摄的火星奥林匹斯山——太阳系最大的火山。 图源：美国航天局/喷气推进实验室）

该研究于2021年7月发表于《地球物理研究通讯》（Geophysical Research Letters）。

BY: Tereza Pultarova

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