地球的地幔是动态的，会发生迁移和循环——尽管速度非常慢，跨越漫长的地质时期——这得益于活跃的板块构造。相比之下，火星的地幔相对停滞。它被锁定在单层地壳内，提供了一个“时间胶囊”，其中蕴含着它原始过去的线索。
发表在《Science》杂志上的科学家们揭开了火星地壳的面纱，展现了其内部块状的结构以及其混乱历史的证据。火星地幔不像地球那样平滑、分层均匀，而是散布着不规则的、杂乱无章的团块，就像岩石路一样。这些团块是数十亿年前陨石剧烈碰撞的结果。
“我们看到的是一种‘分形’分布，当灾难性碰撞的能量压倒物体强度时就会发生这种情况，”伦敦帝国理工学院电气与电子工程系的 Tom Pike 教授在新闻稿中说道。“当你把玻璃摔到瓷砖地板上，或者陨石撞击行星时，你会看到同样的效果：它会碎成几大块和大量的小碎片。”
火星坎坷的过去
火星、地球和其他岩石行星大约在 45 亿年前由绕太阳旋转的尘埃形成。在太阳系历史的最初几千万年里，这些岩石行星经历了与巨大、行星大小的物体发生的一系列极端碰撞——这些事件释放了如此巨大的能量，以至于行星的部分区域熔化，形成了巨大的岩浆海洋。
“当那些岩浆海洋冷却并结晶时，它们留下了成分不同的物质团块——我们认为这些就是我们现在在火星深处探测到的，”伦敦帝国理工学院电气与电子工程系的 Constantinos Charalambous 在新闻稿中解释道。“我们能在四十五亿年后仍然探测到它的痕迹，这表明火星的内部从那时起就一直非常缓慢地搅拌着。”
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地幔中的时间胶囊
地幔是位于地壳和地核之间的层。而地球的地幔是动态且不断变化的，火星的地幔则不是——这意味着它更能提供关于行星早期历史的见解。
利用美国宇航局“洞察号”任务收集的数据，研究人员分析了八次火星地震穿过地幔的地震信号。他们发现，具有较高频率的地震波从撞击地点传播到传感器的时间较慢，这表明存在一定程度的干扰。
“这些干扰迹象与‘一个充满不同成分起源结构的地幔’是一致的，”Charalambous 在新闻稿中说——这可以被认为是“火星早期遗留下来的东西”。这些“结构”——大约 2.5 英里（4 公里）宽——被认为是由早期地壳和地幔以及陨石和其他碰撞体产生的碎片组成的。
“火星上发生的是，在那些早期事件之后，地表固化成了一个静止盖，”Charalambous 在新闻稿中说。“它封闭了下面的地幔，锁住了那些古老混乱的特征——就像一个行星时间胶囊。”
水星、金星及更远
这项研究的意义不仅限于这颗红色星球，甚至可能为金星和水星等其他类地行星的演化提供某种蓝图。研究人员写道，地球的地质记录仍然“难以捉摸”，而火星古老地幔的保存则为“其他拥有不活跃地壳的岩石行星的地质历史提供了前所未有的窗口”。
他们补充道：“这种演化对于理解我们太阳系内外岩石天体的宜居性先决条件具有关键意义。”
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- Science. 火星地幔高度不均匀的地震证据
