為何火星的兩半截然不同？

南北半球的極端差異

火星一直是太陽系中充滿謎團的星球之一，其中火星二分現象（Martian dichotomy）尤其吸引科學家們的注意。從1970年代維京號探測器首次發現以來，火星南北半球在地形、地殼厚度和地質特征上的明顯差異一直是研究的焦點。

高解析度的火星全球地形圖，可明顯看出火星南北半球之間的差異。來源：NASA/JPL-Caltech/GSFC 南北地形對比

• 南部高地：覆蓋火星表面的約三分之二，高出北部低地5到6公里，布滿隕石坑和古老的火山熔巖流痕跡。這些特征表明南部高地的地表更古老。

• 北部低地：表面相對平滑且平坦，幾乎沒有明顯的地形特征，地殼厚度較薄。

• 磁性差異：南部高地的巖石具有磁性，暗示其形成于火星早期擁有磁場的時期，而北部低地的巖石則不具備這一特性。

這些差異為火星二分現象的成因提出了兩個主要假說。

成因假說 1. 內生假說

內生假說認為，火星內部的熱對流導致了南北地殼的差異。火星的地函中可能存在熱物質上升和冷物質下沉的運動，形成了不同厚度和高度的地殼。

2. 外生假說

外生假說則認為，火星早期可能經歷了月球大小的天體撞擊，或者多次較小天體的撞擊，這些事件剝離了北半球的大部分地殼，形成了如今的低地。

火震數據提供新證據

NASA的洞察號探測器（InSight）通過測量火星上的火震（類似地震的現象）數據，為火星二分現象提供了新的證據。洞察號位于火星二分現象的邊界附近，研究團隊分析了震波如何穿過南北半球的地殼和地函傳播，發現了關鍵線索：

• 震波能量衰減：南部高地的震波能量衰減更快，表明地函溫度較高。

• 熱量散失差異：北部低地的地函溫度較低，熱量散失更快。

這些發現為內生假說提供了重要支持。

模擬火星早期地質活動

研究模擬顯示，火星早期可能只有一個熱對流上升區和下降區。這種模式導致了南半球地殼增厚形成高地，而北半球地殼因冷物質下沉而變薄。火星可能曾經像地球一樣擁有板塊運動，但隨著其冷卻逐漸形成靜止巖蓋，穩定了現有的地殼結構。

未來研究

盡管洞察號的數據提供了重要線索，火星二分現象的完整解釋仍需更多研究。未來任務（如ExoMars或火星樣本取回任務）將結合更多火震數據和地質成分分析，進一步揭示火星的演化歷史。

• 來源：https://theconversation.com/why-is-one-half-of-mars-so-different-to-the-other-marsquakes-may-have-just-revealed-the-answer-246575