美國太空總署(NASA)的「洞察號」(InSight)火星探測器在探測這顆紅色星球地表的地震活動時,有了一項不尋常的發現。

科學家在鑽研了該探測器數年來傳回的數據,並與NASA 1970年代「海盜號」(Viking,又譯「維京號」)著陸器所測得的數據進行對比後,發現火星的自轉速度正在逐年微幅加快,使得火星的一天縮短了幾分之一毫秒。

現在,根據2月18日發表於《地球物理研究期刊:行星》(Journal of Geophysical Research: Planets)的一項詳細研究,來自荷蘭台夫特理工大學(Delft University)的科學家團隊表示,他們已經針對這種加速現象提出了一種解釋。

火星地底下可能存在「負質量異常」

他們指出,在火星地表深處存在一個「負質量異常」(negative mass anomaly)——即一團巨大的密度顯著低於周圍物質的「熾熱浮力地幔物質柱」(hot buoyant mantle material),科學家將其稱為地幔羽流,其運動可能正在驅動著這顆紅色星球的自轉。

「火星地表非常古老,展現出諸多複雜卻尚未被充份理解的過程,我認為透過結合內部與地表的研究,我們可以開始解開這些謎團」,研究第一作者、台夫特理工大學行星探索助理教授巴特‧魯特(Bart Root)告訴《Live Science》網絡雜誌,「理解火星將有助於理解我們的太陽系,因為它的歷史就展現在那片紅色的土壤上。」

這可能解釋火星為何有巨大的火山區域

魯特及其同事試圖解釋為何火星的一側被一片廣袤的火山活動區域所覆蓋,該區域被稱為「塔爾西斯火山帶」(Tharsis volcanic province)。這片高原位於火星西半球的赤道附近,擁有整個太陽系中最大的火山——雖然這些火山已長期休眠。

研究人員一直在分析「洞察號」的數據,以研究這些火山並試圖釐清它們是如何形成的。根據他們的電腦模擬結果,塔爾西斯地區下方可能埋藏著一股異常輕盈(具浮力會向上升)的物質羽流,隨著時間推移,這些上升的低密度物質在地幔中漂浮,會穿透地殼形成新的火山。

魯特表示:「這種負密度(即密度低於周圍物質)或輕質量物質異常區會向上移動,並撞擊火星的岩石圈,形成熔融囊,這些熔融囊有可能穿透地殼並以火山形式噴發。」火星岩石圈是一層厚約310英里(約500公里)的堅硬物質層。

而火星的自轉因此加快

研究人員還指出,這種運動可能與火星自轉速度隨時間推移略微加快的現象有關。

簡而言之,如果密度較低的物質被推向行星赤道附近,並被密度較高的物質取代,該行星的自轉速度就會加快,這就像花式溜冰選手在旋轉時收攏雙臂,能使得旋轉速度加速一樣。

「負密度的向上物質流動意味著必須有更重的物質向下移動,而由於這種質量異常現象位於火星赤道,這表示較重的物質正向自轉軸靠近,從而導致自轉加速。」魯特向《Live Science》解釋道。#

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