火星地質特徵之謎可以用小行星撞擊學說解釋

太空船拍攝的火星照片
四十多億年前,一顆巨大的小行星撞上火星,把火星北半球撞飛了一大塊,飛濺的碎片逐漸凝結成兩顆衛星。一項最新研究說,這一場景可以很好地解釋火星一些地質特徵。

火星南北半球差異顯著:北半球地勢較低,相對光滑平坦;南半球地勢較高,崎嶇不平。科學家曾對此提出不同假說,包括小行星撞擊、火星板塊運動、遠古海洋影響等。此外,火星的物質成分與地球有明顯差異;其兩顆衛星的形狀和成分也比較特別。這些火星地質特徵之謎一直令人類困惑。

美國科羅拉多大學博爾德分校日前發佈公報說,該校科學家與日本東京工業大學同行合作研究,認為小行星撞擊假說可以一次性解釋這三個問題。

火星隕石成分顯示,火星地幔中鉑、鋨、銥等稀有金屬含量較高。稀有金屬通常存在於固態天體的地核裡,而不是包裹地核的地幔。這意味著,火星可能在形成早期受過撞擊,外來天體留下了過多的金屬元素。

研究人員估算,稀有金屬約佔火星總質量的0.8%。電腦模擬顯示,要在火星上留下這麼多稀有金屬,需要在44.3億年前由一顆直徑一千二百公里的小行星撞擊火星,加上此後一串小規模撞擊。

這顆小行星的撞擊對火星地殼造成了巨大影響,形成了火星南北半球迥異的狀況,也符合北半球地表比南半球年輕的事實。此外,撞擊產生的碎片在繞火星軌道上形成一個環,環中的物質逐漸聚集形成火衛一和火衛二,導致這兩顆衛星由一部分火星物質和一部分外來物質組成,就像人類觀測到的那樣。

【圖:美國太空總署;文:節錄自科學網頁;新聞訊息由林景明提供】研究全文刊登在已經出版的《地球物理通訊》月刊。

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