火星一直是个让人着迷的地方。它像一颗"失败的地球":几十亿年前可能温暖、湿润、宜居,但随着内部冷却、发电机效应失效,磁场 shield 随之瓦解,大气被太阳风一点点剥离,那段宜居岁月也就此终结。
火山活动同样被认为是过去式。塔尔西斯火山群那些高耸的山峰,证明火星曾有过剧烈的火山历史,但主流看法是,随着星球冷却,这段历史已经翻篇。不过,越来越多的证据显示,火星并没有完全"睡死"。
洞察号(InSight)探测到了超过1300次火星地震,痕量气体轨道器(ExoMars Trace Gas Orbiter,TGO)则在大气中探测到了氯化氢。氯化氢是一种腐蚀性很强的酸,自然界有多个来源,包括大气过程。TGO 在火星大气中以十亿分之一量级广泛观测到氯化氢,但最初只在近日点期间探测到,被归因于太阳加热增强驱动的气溶胶—大气过程,是一种自然发生的季节性规律。
然而,一项发表在《科学进展》(Science Advances)上的新研究显示,并非所有氯化氢探测都能追溯到近日点。论文题为《神秘的氯化氢探测:火星火成活动的潜在信号》,第一作者是俄罗斯科学院空间研究所的亚历山大·特罗希莫夫斯基(Alexander Trokhimovskiy)。
研究团队承认,火星通常被认为处于火山休眠状态,而火星地震等较近期火山活动的证据正在累积,但人们对火星现代活动的理解仍不清晰——比如洞察号着陆器的许多探测结果被归因于陨石撞击。如果真能目睹一次喷发及其伴随气体,人类对火星内部的认识将被刷新;但这一幕没有发生,只能依靠不那么直接的证据。
作者在论文中写道:"虽然迄今未被探测到的二氧化硫可以证明正在进行的喷发活动,但活跃岩浆房存在的证据,或许更适合通过卤素气体(如氯化氢)的渗漏来识别。"他们报告称,在寒冷的远日点季节探测到了氯化氢,且这些探测孤立地集中在阿尔巴山(Alba Mons)区域。
阿尔巴山值得多说一句。奥林帕斯山是太阳系最大的火山和最高的山,但按表面积算,阿尔巴山才是最大的火山,同样位于塔尔西斯地区。它的火山流从中央峰顶延伸超过1300公里,最显著的特征之一是庞大的断裂系统。在阿尔巴山上空探测到氯化氢,因此格外耐人寻味。
作者写道:"远日点的氯化氢探测在空间和时间上高度局域化,而该季节火星上其他区域基本没有氯化氢,这与近日点期间持续时间长、分布广泛的探测形成鲜明对比。"他们补充说,低空探测到的氯化氢无法用观测到的大气状态和模型解释,结合该区域的地质背景,"暗示这种气体具有火成来源"。这些最新的氯化氢探测发生在2025年。
仅凭氯化氢探测,或许还不足以推翻火星休眠的看法——正如作者所说,这只是一个线索。但还有更多发现。研究人员表示:"我们还在该区域识别出新鲜的、宽度小于1米的狭窄裂缝,我们将其解释为潜在的氯化氢通道,根部深入地下岩浆体。"他们指出,这类结构在此前的研究中从未在火星上被识别过,例如北半球的系统性地貌填图就没有考虑这些地貌。
研究团队计算了解释远日点氯化氢丰度所需的渗漏速率,与近日点探测进行比较,并纳入氯化氢在火星大气中预期寿命。他们的工作排除了大气—气溶胶相互作用作为远日点氯化氢来源的可能,同时也排除了同一机制作为近日点氯化氢来源的可能。这说得通:来自岩浆房的非季节性渗漏,无论什么季节都会发生。
因此他们写道:"近日点氯化氢不太可能直接源自火山。"但火成氯化氢与近日点氯化氢之间仍可能存在联系:"不过,火成氯化氢与季节性氯化氢之间的联系,或许仍可通过一种与异质生成互补的机制存在。"
行星是复杂的,地球人对此深有体会:多种相互关联的因素共同作用,一切都在随时间变化。这项工作进一步说明,即便在所谓休眠的火星上也是如此。作者写道:"氯化氢的整体循环包含不可逆的汇。"任何建模或理解都必须把这些汇纳入其中。
他们解释说:"引入氯化氢的火山来源,我们可以提出,火星大气中观测到的部分近日点氯化氢最终具有火成来源。局域的火成来源因此可能充当氯的持续主要贡献者,随后氯在大气与地表储库之间重新分配。"
尽管季节性与地表汇的图景复杂,他们的结论很明确:"我们的结果,用火星内部正在进行的火成过程来解释最为合理。"
当然,这仍是一个"最合理的解释",而不是亲眼所见。真正让人兴奋的地方也在这里:一颗被认为早已冷却的星球,或许还在地底某个角落保留着余温。下一次,当轨道器再次扫过阿尔巴山上空,那些微量的氯化氢会不会带来更多线索?
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