摘要：一项新研究探索了火星古代历史中地壳厚度的变化如何影响该星球的岩浆演化和水文系统。这项研究发表在《地球与行星科学快报》上，表明数十亿年前形成的火星南部高地厚地壳产生了花岗岩岩浆并维持了巨大的地下蓄水层，挑战了人们对这颗红色星球的地质和水文历史的长期假设。

一项新研究探索了火星古代历史中地壳厚度的变化如何影响该星球的岩浆演化和水文系统。这项研究发表在《地球与行星科学快报》上，表明数十亿年前形成的火星南部高地厚地壳产生了花岗岩岩浆并维持了巨大的地下蓄水层，挑战了人们对这颗红色星球的地质和水文历史的长期假设。

这项研究由莱斯大学的 Cin-Ty Lee 领导，表明南部高地厚厚的地壳（某些地区厚达 80 公里）在诺亚纪和早期赫斯珀利亚纪（30-40 亿年前）期间足够热，导致下地壳发生部分熔融。这一过程由放射性加热驱动，可能产生大量硅质岩浆（如花岗岩）并支撑冻结地表层下的地下蓄水层。

“我们的研究结果表明，火星的地壳变化过程远比我们之前认为的要活跃得多，”哈里·卡罗瑟斯·维斯地质学教授兼地球、环境和行星科学教授李说道。“南部高地的厚地壳不仅可以在没有板块构造的情况下产生花岗岩浆，而且还可以在我们通常认为干燥和冰冻的星球上为稳定的地下水蓄水层（液态水库）创造热条件。”

研究团队包括莱斯大学教授 Rajdeep Dasgupta 和 Kirsten Siebach、博士后研究员 Duncan Keller、研究生 Jackson Borchardt 和 Julin Zhang，以及月球和行星研究所的 Patrick McGovern，他们采用先进的热模型重建了诺亚纪和早期赫斯珀里亚时期火星地壳的热状态。通过考虑地壳厚度、放射性热量产生和地幔热流等因素，研究人员模拟了热量如何影响地壳融化的可能性和地下水稳定性。

他们的模型显示，地壳厚度超过 50 公里的地区将经历广泛的部分熔融，通过脱水熔融直接产生长英质岩浆，或通过中间岩浆的分馏结晶间接产生长英质岩浆。此外，由于热流升高，南部高地的厚地壳将维持延伸至地表以下数公里的大量地下水含水层。

这项研究挑战了花岗岩是地球独有的观念，表明即使没有板块构造，火星也可以通过放射性加热产生花岗岩岩浆。这些花岗岩可能仍隐藏在南部高地的玄武岩流之下，为火星地质学提供了新的见解。此外，这项研究还强调了火星南部高地可能形成古老的地下水系统，那里的高地表热通量减少了永久冻土的范围并形成了稳定的地下蓄水层。这些水库可能定期受到火山活动或撞击的影响，导致行星表面发生间歇性洪水事件。

这一发现对于宜居性具有重要意义，因为液态水的存在和产生花岗岩浆的能力（通常含有对生命至关重要的元素）表明火星南部高地在过去可能比以前认为的更适合生命生存。

“花岗岩不仅仅是岩石，它们还是告诉我们行星热演化和化学演化的地质档案，”地球、环境和行星科学莫里斯·尤因教授达斯古普塔说。“在地球上，花岗岩与地质构造和水循环息息相关。我们通过深层地壳重熔在火星上发现了类似岩浆的证据，这一事实凸显了这颗行星的复杂性及其过去承载生命的可能性。”

这项研究重点指出了火星上未来任务可以重点探测花岗岩或探索古代水库的区域。例如，南部高地的大型陨石坑和裂缝可能让我们瞥见火星深层地壳。

“对火星地壳过程的每一次洞察都让我们更接近解答行星科学中一些最深奥的问题，包括火星是如何演化的，以及火星如何支持生命存在，”西巴赫说。“我们的研究为我们寻找这些答案提供了路线图，指明了应该去哪里寻找以及应该寻找什么。”

来源：人工智能学家