重力研究揭示了火星失落的海洋和奥林匹斯山上升下方的隐藏特征
对火星重力变化的研究揭示了隐藏在失落海洋沉积层之下的致密、大规模结构。该分析结合了来自多个任务的模型和数据，还表明火星地幔中的活跃过程可能正在推动太阳系中最大的火山奥林匹斯山的喷发。本周，代尔夫特理工大学 (TU Delft) 的 Bart Root在柏林举行的欧洲行星科学大会 (EPSC)上公布了这些发现。火星有许多隐藏的结构，例如冰沉积物，但在北极平原发现的特征是一个谜，因为它们被厚而光滑的沉积层覆盖，据信这些沉积层沉积在古老的海床上。
“这些致密结构可能是火山形成的，也可能是古代撞击造成的压实物质。我们在北极冰盖周围发现了大约 20 个大小不一的特征，其中一个形状像狗，”Root 博士说。“表面上似乎没有它们的踪迹。然而，通过重力数据，我们可以一窥火星北半球的古老历史。”
Root 博士和代尔夫特理工大学和乌得勒支大学的同事利用卫星轨道的微小偏差来调查火星的重力场，并找到有关该行星内部质量分布的线索。这些数据被输入到模型中，该模型使用 NASA Insight 任务对火星地壳厚度和柔韧性以及该行星地幔和深层内部动态的新观测结果来创建火星的全球密度图。
密度图显示，北极特征的密度比周围环境高出约 300-400 千克/立方米。然而，这项研究也揭示了塔尔西斯隆起巨大火山区（包括巨大的奥林匹斯山）下方结构的新见解。
尽管火山密度很高，但塔尔西斯地区比火星的平均地表高得多，周围是重力相对较弱的区域。仅通过观察火星地壳和上地幔的差异很难解释这种重力异常。Root博士及其团队的研究表明，一个直径约 1750 公里、深度 1100 公里的轻质物质正在推动整个塔尔西斯地区向上移动。这可以用火星内部深处的巨大熔岩柱向上流向地表来解释。
“NASA 的洞察号任务为我们提供了有关火星坚硬外层的重要新信息。这意味着我们需要重新思考如何理解奥林匹斯山火山及其周围环境的支撑，”Root 博士说。“这表明火星内部可能仍有活跃的运动，影响并可能在表面形成新的火山特征。”
鲁特博士是提出火星量子引力 (MaQuls) 任务的团队成员之一，该任务旨在利用为月球和地球的 GRAIL 和 GRACE 等任务分别开发的技术来详细绘制火星的重力场。
“使用 MaQuIs 进行观测将使我们能够更好地探索火星的地下。这将帮助我们更多地了解这些神秘的隐藏特征，研究正在进行的地幔对流，以及了解动态表面过程，如大气季节变化和地下水库的探测，”本周在 EPSC2024 上介绍MaQuIs 任务的德国航空航天中心的 Lisa Wörner 博士说。
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