首先，行星地质学家描述了火星表面活跃的地幔柱。
几十年来，天文学家一直认为火星在地球动力学上已经死亡——一颗没有隆隆地震和喷发火山的行星。 尽管今天这颗红色星球的表面存在高耸的火山遗迹，但这些巨大的结构已经休眠了数百万年。 科学家们推断，由于几乎没有或没有热量点燃行星的引擎，火星很久以前就处于休眠状态。
然而，在过去的五年里，这个假设被证明是错误的。 NASA 的 InSight 任务已经探测到地震，甚至在一个被称为 Elysium Planitia 的火星区域周围发现了近期火山活动的证据。 而现在，他们认为他们知道为什么会发生这种活动。
在 12 月 5 日发表在《自然天文学》杂志上的一篇论文中，科学家描述了似乎是在火星表面发现的第一个活跃的地幔柱。 该研究的共同作者、亚利桑那大学的行星地质学家 Jeff Andrews-Hanna称这一发现是一个“非常大的惊喜”。
这一发现表明，火星的冷却速度可能比科学家预期的要慢得多。 如果真是这样，它不仅会对地球的地质状况产生深远影响，还会对寻找水源甚至外星生命产生深远影响。
在地质学方面，火星和地球有几个关键区别。 我们星球的地壳被分成许多构造板块，它们四处移动并相互碰撞，推动地质活动。 “在地球上，大多数火山活动都发生在这些板块的边界附近，”圣路易斯华盛顿大学的行星地质学家 Paul Byrne（未参与这项新研究）在电子邮件中告诉我们，他没有参与这项新研究。
但是火星没有独立的构造板块。 相反，它的地壳是位于地幔顶部的一个连续的薄片。 出于这个原因，科学家们认为火星上的火山活动，无论是古代的还是最近的（从地质学上来说），都必须是地幔柱的结果。
地幔柱是来自行星地幔的热岩石物质的上升流，该层位于地壳下方，就像蛋壳下的蛋清一样。 然而，与蛋清不同的是，外壳不是液体。 “所有这些材料实际上都是固体，”安德鲁斯-汉纳告诉 Live Science，但“在地质时间尺度上，它能够流动。” 这种逐渐的地幔运动使羽状物像熔岩灯中的蜡一样冒泡到地表。 人们普遍认为羽流活动驱动了夏威夷和冰岛等地的陆地火山。
一段时间以来，研究人员已经知道火星上曾经存在过火山。 1971 年在火星表面发现了太阳系中已知最大的火山奥林匹斯山。奥林匹斯山已经休眠了大约 2500 万年。 根据我们对火星地质学的了解，这座巨大的火山保持安静是有道理的。
较小的天体往往比较大的天体冷却得更快。 地幔较薄的行星——驱动大多数火山活动的地质层——也会以更快的速度冷却。 “所以，至少在这种情况下，尺寸很重要，”伯恩说。 火星大约是地球大小的 53%，而它的地幔厚度只有地球的 15%。 正因为如此，长期以来，科学家们一直推测，从火山和地质学的角度来看，火星应该是相对死亡的。
近年来，这一假设受到了 NASA 的 InSight 任务的挑战，该任务于 2018 年在火星上降落了一个地震仪。自从降落在火星第二大火山区 Elysium Planitia 地区以来，该设备探测到了地震活动的源泉。 “也许我们记录和分析的 90% 的火星地震都来自这个地区，”该研究的第一作者、亚利桑那大学的行星地球物理学家 Adrien Broquet告诉我们。
2020 年，科学家们还描述了该地区的裂缝，这些裂缝可能在 5 万年前就有火山活动。 这个热点恰好与 Broquet 和 Andrews-Hanna 假设地幔柱正在慢慢冒泡的地方相同。
他们怀疑地幔柱可以解释这种意外的地震和火山活动。 “这告诉我们的是，火星的内部没有表现，”安德鲁斯-汉纳说。
然而，一次地幔柱和数百次火星地震并不意味着火星正在为短期内的大规模喷发做准备。 伯恩说，假设该地点确实存在火山活动，“那里的能量仍然只是地球曾经拥有的能量的一小部分。” 换句话说，火星仍在冷却，只是比科学家们假设的要缓慢得多。
但是，在火星上发现活跃的地幔柱还有另一个令人兴奋的意义。 Broquet 说：“来自羽流的热量可以让水存在，”通过融化地球表面下存在的冰并形成含水层。 如果是这样的话，极乐世界可能是火星上寻找过去或现在生命证据的最佳地点。