古流星竟承載著可證明火星上火山對流現象首個證據

2020-08-16 天文在線

　　文章介紹了科學家們研究Tissint隕石中的橄欖石晶體時，發現晶體中有不規則的富磷帶。這表明火星可能是一個火山活動的行星。

　　多年來，我們都認為火星早已徹底冷卻。除了大風仍在呼嘯，火星就是一顆塵土飛揚，乾燥又貧瘠的星球。然而，有一些證據暗示出火星上的火山活動和地質活動仍是活躍的。

　　事實上，火星上有活躍的火山活動可能是真的。科學家說，在火星深處形成的一顆隕石是第一個有力的化學證據，來證明在火星地幔內部有巖漿對流的現象。

　　2011年，一顆名為「提森特」的隕石從火星墜落至地球，當其在巖漿對流中迅速旋轉時，其中的橄欖石晶體只能在溫度不斷變化的環境中形成。這就表明了，574-582百萬年前，當這些晶體形成時火星的火山活動是活躍的，並且可能至今仍有間歇性的活躍期。

　　格拉斯哥大學的行星地質學家尼古拉·馬裡對《科學警報》說：「儘管之前的研究使用了不同的方法來探究『火星上是否仍有活躍的火山活動』，但是始終沒有巖漿對流的證據。」

　　「然而，這次是第一次在真實的火星樣本上，從純化學的角度證明火星內部活動的研究。」

　　橄欖石是一種鎂鐵矽酸鹽，並不罕見。它從冷卻的巖漿中結晶，在地幔中很常見。事實上，橄欖石群在地幔中佔主導地位，通常作為巖體的一部分而存在。在地球表面，它多存在於火成巖中。

　　橄欖石在隕石和火星上十分常見。從前，火星表面的橄欖石被認為是火星環境乾燥的證據，因為礦物在溼潤的條件下會快速發生變化。

　　但是，當馬裡和他的團隊開始研究提森特隕石中的橄欖石晶體，試圖了解其形成時的巖漿庫時，他們注意到一些奇怪的東西。這些晶體具有不規則間隔的富磷條帶。

　　在地球上這種現象被稱為溶質截留，但在火星上發現這一過程確實令人驚訝。

　　（圖片來源：Mari et al., Meteoritics & Planetary Science, 2020）

　　馬裡說：「當晶體生長速度超過磷在熔融體中擴散的速度時，就會發生這種情況。因此磷只能進入晶體結構，而並非存在於巖漿中。」

　　「在生成巖漿的巖漿庫中，強烈的對流使橄欖石從庫的底部（較熱區域）迅速來到頂部（較冷區域）。準確地說，這個過程每小時可以使橄欖石冷卻15-30℃。」

　　那些較大的橄欖石晶體也有啟示作用。鎳和鈷的痕跡與之前的發現一致，即它們起源於火星地殼深處，深度達40-80公裡（25-50英裡）。

　　這就可以推斷出它們形成時的壓力。借著橄欖石的平衡溫度，研究小組現在可以進行熱力學計算，以發現晶體形成時地幔的溫度。

　　他們發現，這些橄欖石形成於火星亞馬遜晚期，當時火星地幔的溫度可能在1560℃左右。這與4-25億年前太古宙時地球的地幔溫度——1650℃，非常接近。

　　但這並不代表火星類似於早期的地球。反之，這意味著火星的地幔下可能保留了相當一部分熱量。這是由於火星上缺少像地球上幫助散熱的板塊構造，所以其冷卻地很慢。

　　馬裡告訴《科學警報》：「我真的認為火星上至今仍有可能有火山活動，這些新的結論都指向了這一點。」

　　「在接下來的500萬年裡，我們可能看不到火星上的火山噴發，但這並不意味著火星上是一片死寂的。這只能說明火星和地球上火山噴發的時間間隔不同，火星上的時間間隔為幾百萬年，而地球上每天都有至少一次火山噴發。」

　　當然，我們需要更多的研究來證實這一假設。但這些結果還意味著，以前基於地球表面橄欖石對環境乾燥的解釋可能需要重新審視。（火星上仍然非常乾燥。）

　　美國國家航空航天局正在進行的「洞察號」任務發現了火星地震的證據，測量了火星地殼的熱通量。如果火星上仍有火山活動，我們可能很快就會對它有更多了解。

　　作者: MICHELLE STARR

　　FY: 忙碌的北門

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