NASA找到火星上數千次超級火山爆發的證據：火山灰儲存完好！

圖片來源：NASA/JPL-Caltech/University of Arizona

一些火山噴發的威力之大，會向空氣中釋放大量塵埃和有毒氣體，阻隔陽光，隨後在幾十年內改變一個星球的氣候。透過研究火星北部阿拉伯地（Arabia Terra）部分地區的地形和礦物組成，科學家最近發現了數千次這樣的火山噴發的證據，或稱“超級噴發”，這是已知的最猛烈的火山爆發。

這些爆炸將水蒸氣、二氧化碳和二氧化硫噴射到空氣中，在大約40億年前到5億年間，這些爆炸撕裂了火星的表面。此前，科學家們今年7月發表在《地球物理研究快報》雜誌上的一篇論文中報告了這一估計。

“每一次噴發都會對氣候產生重大影響——釋放的氣體可能使大氣變厚，或者擋住了太陽，使大氣變冷。”馬里蘭州格林伯特市NASA戈達德太空飛行中心的地質學家帕特里克·惠利說，“火星氣候模型的建模者將有一些工作要做，試圖瞭解火山的影響。”在噴發出相當於4億個奧運會規模的熔岩和氣體游泳池的表面，並在離噴發地點數千英里的地方散佈厚厚的火山灰層後，如此規模的火山坍塌成一個巨大的洞，稱為火山噴口。地球上也有火山噴口，直徑可達數十英里。阿拉伯地區上的七個火山噴口是該地區可能曾經擁有超級噴發的火山的第一個證據。

科學家曾認為這些盆地是數十億年前小行星撞擊火星表面留下的窪地，但在2013年的一項研究中，科學家首次提出，這些盆地是火山噴口。他們注意到它們不像火山噴口那樣是完美的圓形，而且有一些坍塌的跡象。

“我們讀了那篇論文，並對後續研究很感興趣，但我們沒有尋找火山本身，而是尋找火山灰，因為你無法隱藏證據。”惠利說。

該團隊的分析是在其他科學家的研究成果的基礎上進行，這些科學家早先提出阿拉伯地表面的礦物起源於火山。另一個研究小組認為阿拉伯地盆地可能是火山噴口，根據計算，超級火山噴發的火山灰會沉澱在那裡：順風向東移動，火山灰會逐漸遠離火山中心，或者遠離火山殘骸——火山噴口。

接著，該團隊使用MRO的緊湊偵察成像光譜儀拍攝的影象來識別火星表面礦物。在火山口附近數百到數千英里處的峽谷和火山口的巖壁中，火山灰可能是由風攜帶而來，他們發現火山礦物被水轉化為粘土，包括蒙脫石、伊莫哥石和阿勒芬。然後，利用MRO攝像機拍攝的影象，該團隊繪製了阿拉伯地的三維地形圖。透過將礦物資料放在峽谷和火山口的地形圖上進行分析，研究人員可以看到，在富含礦物質的沉積物中，火山灰層儲存得非常好，而不是被風和水攪亂，火山灰以新鮮噴發時的樣子分層。

2013年最初發現破火山口的科學家們還根據每個火山噴口的體積計算出了火山噴發出的物質數量。這些資訊讓惠利和同事計算出產生他們發現火山灰厚度所需的噴發次數，答案是火山爆發了數千次。

剩下的一個問題是，為什麼一個星球上只有一種型別的火山散佈在一個地區。在地球上，具有超級噴發能力的火山——最近一次爆發是在76000年前的印尼蘇門答臘島——分散在全球各地，與其他型別的火山一樣存在於同一地區。火星上也有許多其他型別的火山，包括太陽系中最大的火山——奧林匹斯山。奧林匹斯山的體積是地球上最大的夏威夷莫納羅亞火山的100倍，被稱為“盾狀火山”，它將熔岩從平緩的山坡上傾瀉下來。到目前為止，阿拉伯地地區有火星上爆發火山的唯一證據。

超級噴發火山可能集中在地球上的一些地區，但由於板塊構造的原因，隨著大陸的移動，它們在物理和化學上受到侵蝕，或者在全球各地移動。這種型別的爆炸火山也可能存在於木星的衛星木衛一，或者聚集在金星上。

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論文原文：

https：//agupubs。onlinelibrary。wiley。com/doi/10。1029/2021GL094109