
长期以来,我们认为行星表面必须有板块构造不断移动、碰撞、回收,才能打造出像地球一样复杂多样的地壳。但牛津大学团队通过NASA洞察号地震数据发现火星曾拥有大型、互相连结的深层岩浆系统,在穿越地壳过程不断演化,最终也能形成层次分明的复杂地壳。
火星是典型的静止盖层(stagnant–lid)行星,即表面被完全不移动的单一固态岩石外壳包裹,理论上,火星不可能发展出和地球同样复杂的地壳构造。
然而根据NASA洞察号(InSight)着陆器记录的陨石撞击与火星震波,牛津大学团队注意到地表下方约24公里处存在非常明显但无法解释的边界,将火星地壳分成上下两层。
为破解该界是否分隔出不同岩石类型,研究人员运用热力学建模与统计方法,比较地震观测结果与数百种岩石组成,发现边界下方只有 富含铁与镁但二氧化矽含量低的超基性岩石能持续重现其物理性质,边界上方观察结果则可用含较高二氧化矽比例的基性岩解释。
这种明显差异的岩性强烈暗示火星地壳曾发生岩浆分离作用,当大量岩浆聚集在地壳深处,较重晶体会沉到底部,较轻熔体则往上升, 类似的过程也发生在地球火山弧下方,且与大陆地壳形成密切相关。
地球之所以能长期维持适居性,除了拥有磁场及大气层,很大程度也倚赖板块构造带来的地质条件(碳循环、水循环),新发现暗示行 星即使没有板块运动,仍可能通过内部岩浆系统演化实现一定程度物质循环,打破系外行星没有板块构造就不适合居住的思维框架。
新论文发表在《自然天文学》(NatureAstronomy)期刊。