火星海洋很早就形成了 可能是由大规模火山喷发形成的

【博科园-科学科普（关注“博科园”看更多）】在过去的40亿年里，一种试图解释火星假定海洋是如何产生和消失的新情况意味着，海洋早在几亿年前就形成了，并没有曾经想像的那么深。加州大学伯克利分校(University of California, Berkeley)的地球物理学家提出的这项建议，将火星历史早期的海洋存在与太阳系最大的火山系统Tharsis的崛起联系起来，并强调了全球变暖在允许液态水存在于火星上所起的关键作用。加州大学伯克利分校地球与行星科学教授、本周发表在《自然》杂志上的一篇论文的资深作者Michael Manga说：火山在为火星创造条件的过程中可能是很重要的。那些声称火星从来没有液态水的海洋的人经常指出，海洋的大小的估计与现在隐藏在地下的永久冻土层以及能逃到太空的水量的估计是不一样的。

早在40亿年前，在火星上形成的“阿拉伯”(左，蓝色)就像这样，而在36亿年前的“申命记”海洋中，有一个较小的海岸线。它们都与位于地球上看不见的那一面的巨大的火山熔岩省(Tharsis)共存，这可能有助于支持液态水的存在。现在水已经消失了，也许是被冻结在地下，部分消失在太空中，而古老的海床被称为北部平原。图片版权：Robert Citron images, UC Berkeley

这些是主要的选择，因为极地冰帽没有足够的水来填满海洋。新模型提出，海洋是在火星最大的火山特征(Tharsis)之前或同时形成的，而不是在37亿年前形成的。因为当时的塔斯病比较小，它并没有像后来那样扭曲地球，特别是覆盖了北半球大部分地区的平原，以及假定的古代海床。由于Tharsis没有地壳形变，这意味着海洋将会变得更浅，大约是先前估计的一半。假设是塔西斯很快就形成了，而不是逐渐形成，而海洋后来才形成，海洋先于火山喷发，并伴随着火山喷发。这很有可能是，Tharsis向大气中排放气体，造成全球变暖或温室效应，使液态水存在于地球上，同时火山喷发形成的通道允许地下水到达地表，并填满北部平原。该模型还反驳了另一种反对海洋的观点:提议的海岸线非常不规则，高度变化多达一公里，当它们应该是水平的时候，就像地球上的海岸线一样。

这一不规则性可以解释为，如果第一个海洋，称为阿拉伯，在大约40亿年前开始形成，如果间歇性地存在，那么它就会在最初的20%的Tharsis的增长中出现。随着时间的推移，不断增长的火山会使陆地变得萧条，并破坏海岸线，这就解释了阿拉伯海岸线不规则的高度。类似地，随后海洋的不规则海岸线，也就是所谓的“申命记”，可以解释为大约36亿年前，在Tharsis的最后17%的成长过程中形成的。加州大学伯克利分校的一名研究生Robert Citron说：这些短尾线可能是由一大片液态水所形成的，这些液态水以前和之后都存在，而不是后来。”香橼将于3月20日在德克萨斯州举行的一年一度的月球和行星科学会议上发表一篇关于新分析的论文。

塔西斯现在是一个5000公里宽的喷发体，它包含了太阳系中最大的火山，并且控制着火星的地形。地球的直径是火星的两倍，质量是火星的10倍，但它没有相同的主要特征。Tharsis的大体积在地球的另一边形成一个凸起，在中间形成一个凹陷。这就解释了为什么在今天的地形上，北方平原所能容纳的水量的估计值是根据40亿年前的地形所估计的两倍。日本的《星球大战》(the internal heat flow of Mars)的原型是《火星的内部热流》(the internal heat flow of Mars)，比如在火星表面喷发出的熔岩流，这是11年前火星平原的不规则海岸线的另一种解释。他和前研究生泰勒·佩罗恩(Taylor Perron)认为，当时被认为起源于北纬地区的Tharsis是如此巨大，以至于它导致了火星的自旋轴向南移动了数千英里，偏离了海岸线。

然而，从那时起其他的研究表明，塔西斯的起源仅在赤道上空20度左右，这是理论的一部分。但漫画和香橼提出了另一种观点，那就是海岸线可能被蚀刻，因为塔西斯在成长，而不是后来。这个新理论也可以解释在同一时间，通过流动的水切割河谷网络。这是一个假设，但科学家们可以更精确地测定塔西斯和海岸线的年代，看它是否能维持下去。NASA的下一个火星着陆器，洞察任务(利用地震调查，大地测量和热传输的内部探测)，可以帮助回答这个问题。计划于5月发射，它将在表面放置一个地震仪探测内部，也许会发现远古海洋的冰冻残留物，甚至是液态水。

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参考：Nature

内容：经“博科园”判定符合今主流科学

来自：加州大学伯克利分校

编译：中子星

审校：博科园

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