太阳系中最大火山沉积岩来自火星远古火山爆炸

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火星上的梅杜莎槽沟层（Medusae Fossae Formation, 简称MFF）是火星赤道上一个绵延约5500公里的独特沉积构造，这一软岩层包含着绵延起伏的群山和突兀隆起的台地。它的位置在埃律西昂平原和亚马逊平原以南，恰好坐落在火星南北地形差异的分界线上。然而，对人类来说，它的形成过程和原因至今仍是一个未解之谜。据美国地球物理学会（American Geophysical Union, 简称AGU）日前在其下属刊物《地球物理研究杂志：行星》（Journal of Geophysical Research: Planets）上发表的一篇研究论文称，超过30亿年前火星火山爆炸性喷发时向火星大气中喷发出的炽热火山灰和气体的沉积物，很有可能是该神秘岩层的由来。该发现或进一步帮助科学家了解火星内部构造及其远古曾可能有过的生物适居性。

该岩层是美国大陆面积的五分之一，比地球上最大的爆炸性火山沉积岩还要大100倍——它是太阳系中人类已知的最大的由火山爆发形成的沉积岩。

该研究的作者们指出，梅杜莎槽沟层的形成标志着火星地质史中一个关键的时期。论文的主要作者、美国约翰•霍普金斯大学（Johns Hopkins University）的行星科学专家Lujendra Ojha指出，促使该沉积岩形成的火山喷发曾向火星大气层喷出大量温室气体和巨量的水，这些水足以形成一个覆盖火星全球、深度超过9厘米（4英寸）的海洋。一方面，火山爆发时释放出的温室气体让火星表面的温度升高到足以让这些水保持液体的程度。另一方面，诸如硫化氢和二氧化硫等的有毒火山气体则可能改变了火星地表和大气的化学成分。Ojha说，两个过程可能都曾对当时火星环境的生物宜居住产生了重要影响。

美国国家航空航天局（NASA）的科学家们早在1960年代就首次利用“水手号”探测器发现了梅杜莎槽沟层，但是几十年来一直对它是如何形成的感到困惑——他们不能确定到底是风、水、冰或火山喷发沉积岩屑导致了它在那个特定位置积累形成。在本次新研究中，Ojha和一个同事利用多个绕火星运行的航天探测器采集的重力数据，首次测量梅杜莎槽沟层岩体的密度。结果他们发现这些岩石异常多孔——它们的密度也只有火星地壳其余部分的三分之二。他们还通过把雷达数据和重力数据相结合，发现其密度的成因不是存在的冰所造成的——这些冰的密度比岩石还要低很多。

据Ojha介绍，他们推测梅杜莎槽沟层的形成过程是这样的：源自火山爆炸性喷发的火山灰从空中坠落到地面后，然后沿着山体向下位移。在足够的时间之后，这些火山灰就沉积形成了岩石。有百分之五十以上的最初火山喷发沉积形成的软岩都随着时间的流逝被风化侵蚀掉了，留下的山丘和山谷就是我们今天所看到的梅杜莎槽沟层。

Ojha补充道，最重要的是，该研究还表明火星的内部构造比科学家原先以为的更加复杂。科学家们知道火星地壳中有一定量的水和二氧化碳，从而才让其地面的爆炸性火山喷发成为可能。但是，这颗行星内部必须还需要大量的挥发性气体——在低温下会变为气态的物质——才能形成这种规模的沉积岩。

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 编译：朱明逸 审稿：alone  编辑：程建兰

来源：https://www.eurekalert.org/pub_releases/2018-06/agu-evs061518.php?from=groupmessage&isappinstalled=0