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陨石撞击造成火星南北地貌的巨大差异

时间:2017-08-02 03:05:54 浏览量:
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科学家提出证据支持:大撞击造成火星南北地貌的巨大差异!

南北半球地形的不对称是火星最明显的地表特征:南半球是布满大小陨石坑的高地,北半球则是地势平缓的平原地形(被称为Bolealis盆地),两者的平均高度差有4km。除此之外,底下的地壳厚度也有南北差异,如同水面的浮冰,南半球的高地形由较厚的地壳产生的浮力支撑,高地地壳足足厚了25km。根据其上的陨石密度推测,这个双面半球地貌,大约形成在40亿年前。

陨石撞击造成火星南北地貌的巨大差异陨石撞击造成火星南北地貌的巨大差异

科学家认为,有两种可能性产生如此特殊的地貌:一为陨石撞击北半球,造成北方低地。二为早期火星内部的地幔对流造成地表高度差异,如同夏威夷岛源于底下的地幔热柱上涌。然而,不论哪种学说,都必须能够说明地形高度与地壳厚度的差异。

本期的Nature期刊有三篇论文提出支持大撞击学说的证据。首先麻省理工学院J. C. Andrews-Hanna领导的研究团队使用重力观测来移除Tharsis火山系统对双面地貌边界的影响[注一]。他们发现Bolealis盆地其实是椭圆形、而非不规则形状,这可以一次的大撞击来做解释。

第二篇是加州理工学院M. M. Marinova的研究团队使用数值模拟、来寻找能够产生椭圆陨石坑的撞击条件,因为早期认为陨石坑应该是圆形而不是椭圆形。他们发现这是属于一个行星级的撞击事件:撞击星体直径大约有1600km~2700km(火星直径有6780km),以较偏的角度(30~60度)、速率6~10km/s和火星产生碰撞。

第三篇是加州大学F. Nimmo的研究团队使用数值模式来探讨这个撞击事件的影响。他们发现早期构成Bolealis盆地的地壳会被这次的大撞击移除,新的薄地壳则由撞击产生的高压震波熔融火星地幔而生成、南半球还是原本的地壳构造与成分。他们认为新地壳的成分与火星陨石的特征吻合。根据火星陨石的定年,他们认为双面地貌产生的时间与月球生成的撞击事件在同一时期、为行星形成的最后阶段。

这三篇论文加强大撞击说的可行性,然而并没有排除地幔对流说的可能性。要盖棺论定,得等未来的登陆计划对南北半球的地壳成分、构造与边界位置有清楚的认识才行。

编辑:时雨
关键词: 火星陨石
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