火星内部藏有400度的神秘谜题

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火星南部内部温暖的艺术概念图。

图片来源：NASA西奥菲勒斯布里特格里斯沃尔德

科学家发现火星内部存在巨大的隐藏热不平衡，其南部内部比北部高出数百摄氏度，且可能部分处于熔融状态。

科学家们发现火星内部深处存在严重的温度失衡，这颗行星的南半球内部温度明显高于北半球。

引力测量表明，火星南半球下方的内部温度比北半球高约200至400摄氏度，且部分呈熔融状态。

这一意外发现为这颗红色星球的地质历史以及火星可能具备支持生命存在条件的时期提供了新线索。

这项研究由加州理工学院校友亚历山大伯恩（2026年博士毕业）领导，他如今是亚利桑那大学的博士后研究员。

该研究结果发表于8月27日的《自然》杂志上。

引力揭示火星内部奥秘

在加州理工学院攻读研究生期间，伯恩开发了一个模型，该模型利用引力的微小变化来推断行星内部的隐藏结构。

后来，他和他的合作者将该方法应用于火星。

研究人员分析了来自三项任务——火星全球勘测者号、火星奥德赛号和火星勘测轨道飞行器的数十年观测数据。

他们追踪了航天器速度的极小变化，并利用这些测量数据重建了火星的引力场。

太阳对火星的引力作用会随季节变化而改变，这是因为火星沿略微椭圆的轨道公转，且其自转轴存在倾斜。

一种名为潮汐层析成像的方法，通过观测这些引力效应随时间的变化来开展研究。

由此获得的测量数据可用于构建火星内部结构模型。

伯恩说：科学家通常假设行星内部大致呈球对称，但实际未必如此。

随着我们获得更多引力数据，就能确定行星内部结构的三维细节。

这些推断反过来又为我们设计未来的探测任务和对这些星球的科学探索提供了蓝图。

了解行星内部结构有助于我们揭示塑造其形成与演化的过程。

火星表面及地下情况参差不齐。

科学家长期以来一直知道，火星的南北半球地貌差异显著：其南半球以高地、山脉和严重撞击坑化的地形为主，而北半球则多为低海拔、平坦的平原。

新的研究结果表明，这种显著的差异在地表之下仍广泛存在。

火星内部也存在热不对称现象——南半球的温度比北半球高出数百摄氏度。

这一发现可能有助于科学家解释在火星上的其他几个异常观测结果。

隐藏的热量或许能解开火星之谜

南半球富含铁的矿物质含有不寻常的磁信号。

地幔南部的一个重大热异常现象可能表明，火星曾有足够强的磁场，足以导致该行星南北区域之间产生磁性差异。

这些发现可能还有助于解释美国国家航空航天局（NASA）洞察号任务的结果。

洞察号此前发现，地震波在南半球损失能量的速度更快。

内部温度较高可能是造成这种现象的原因，因为温度会影响地震能量在行星物质中的传播方式。

我们所看到的火星南北差异很重要，值得去理解，因为这能为可能影响火星水文的过程提供信息，包括那些可能曾蓄水的盆地的形成过程，加州理工学院博士后学者、该论文的合著者阿米尔侯赛因巴盖里（AmirhosseinBagheri）表示。

巴盖里也是洞察号任务团队的前成员。

理解这种南北差异，或许不仅能揭示火星内部结构，还能帮助我们了解水曾经如何在火星表面流动以及可能积聚的位置。

是什么让火星南半球如此炎热？

科学家们尚未知道是什么导致了热异常现象。

目前仍在考虑几种可能的解释。

一种解释是巨大撞击从北部释放了热量。

另一种可能性是过去火星南半球地幔中发生了自发对流。

厚实的地质结构也可能阻止了热量有效散发，使得多余的热量被困在地表之下。

确定是哪个过程导致的有助于研究人员重建火星地质演化的主要事件。

除了伯恩和巴盖里，共同作者还包括布朗大学的尼古拉斯瓦格纳和哈丽特刘、亚利桑那大学的松山勇和安杰拉马鲁西亚克、美国国家航空航天局戈达德太空飞行中心的桑德戈森斯、中国台湾地区中央研究院天文及天文物理研究所的郑嘉伟、意大利罗马大学的安东尼奥热诺瓦、荷兰代尔夫特理工大学的马克罗维拉纳瓦罗、加州大学洛杉矶分校的秦川、得克萨斯大学奥斯汀分校的道格拉斯海明威、科罗拉多大学博尔德分校的钟世坚，以及加州大学圣克鲁兹分校的弗朗西斯尼莫。

资金由美国国家航空航天局提供。

相关知识（天文术语）

火星是太阳系八大行星之一，属于类地行星。

它呈橘红色外观，表面布满撞击坑、火山和峡谷。

火星的大气稀薄，主要成分为二氧化碳。

其自传周期与地球相近，公转周期约为地球的两倍。

人类对火星充满好奇，开展了诸多探测任务以寻找生命迹象和研究其演变。

BY: Caltech

FY: AI

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