
火星大峡谷至今仍在活动,一次火星震锁定震源
火星上的水手号谷是太阳系最大的峡谷系统,长近3900公里,宽达600公里,深超9公里,与地球大峡谷相比,长约九倍、宽逾二十倍、深约五倍。最新研究确认,这条形成于数十亿年前的巨型裂谷并不是死去的地貌,它至今仍在构造力的作用下活动,并能引发火星震。
研究聚焦编号S0976a的一次火星震。它于2021年8月25日被美国国家航空航天局洞察号着陆器记录到,即任务第976个火星日。这是洞察号任务中唯一被定位到火星西半球的火星震,信号来自着陆器的对侧。论文给出的震中距约为146度,正负7度,反方位角约为101度,正负25度。
多方证据指向走滑破裂。分析认为,火星地壳块体沿一条陡峭且深大断裂发生水平错动,破裂发生在水手号谷西部地下约20至40公里处,换算约12至25英里。地震波显示这是深部地壳的横向滑动,而轨道地质显示当地存在长期活动的断裂系,两者指向同一方向。
官方口径来自哥伦比亚大学与伦敦帝国理工学院团队。论文第一作者为Jung-Hun Song等人,资深作者为帝国理工地球与行星科学助理教授Doyeon Kim。团队表示,S0976a不同寻常,它的地震波曾穿过火星核帮助探测火星最深部,如今又揭示了震源处的活动断层。研究发表于《自然·通讯》,论文题为水手号谷现今地壳应变与断层再活化。
为什么古老断层今天还能破裂?机制解释是继承性断裂在现今应力场下再活化。应力方向与长期行星冷却、以塔尔西斯隆起相关负载为主的区域应力,以及地表侵蚀卸载造成的局部应力总体一致。换句话说,水手号谷形成期留下的薄弱带,在冷却收缩和负载作用下仍会被触发。
影响所及,首先是行星科学对火星的判断。火星没有地球式板块构造,但这证明停滞盖层行星也能靠古老构造与演化应力场产生现今变形,同一批洞察号数据已揭示水手号谷走滑、埃律西昂平原南部挤压、刻耳柏洛斯堑沟群正断层三种不同变形样式。其次是未来探测,峡谷周边的滑坡、崩塌和震动风险须纳入着陆与巡视路线评估,地震台网布设也有了更明确的目标区。
接下来,研究者需要更多震例约束。S0976a目前是西部唯一的定位震例,能否代表整个水手号谷仍需检验。Phys.org转述的团队判断称,形成期断层在数十亿年后仍弱到足以破裂,意味着类似事件可能重复发生。未来的轨道构造填图、滑坡与同构造沉积对比,以及新的火星地震观测,将决定这条大峡谷今天到底有多活跃。