科學(xué)家在火星表面以下深處探測(cè)到了45億年前大規(guī)模撞擊事件遺留的碎片。這些古老的撞擊釋放出巨大能量，將早期地殼和地幔中大陸大小的區(qū)域熔化成廣闊的巖漿海，同時(shí)將撞擊體碎片和火星碎片注入到行星內(nèi)部深處?；鹦侨缤皶r(shí)間膠囊”，承載著其早期形成的記錄，這一發(fā)現(xiàn)為探索火星內(nèi)部結(jié)構(gòu)及其古老歷史提供了線索。相關(guān)研究日前發(fā)表在《科學(xué)》雜志上。

當(dāng)?shù)貢r(shí)間2020年2月18日，NASA洞察號(hào)火星探測(cè)器的地震儀，該地震儀名為內(nèi)部結(jié)構(gòu)地震實(shí)驗(yàn)儀。視覺中國(guó) 資料圖

板塊運(yùn)動(dòng)是地震的成因之一，但火星沒有板塊構(gòu)造。不過，地球上另外兩種類型的地震在火星上也存在，一種是巖石在高溫高壓下破裂引發(fā)的地震，另一種是流星體撞擊引發(fā)的地震。美國(guó)國(guó)家航空航天局（NASA）“洞察號(hào)”（InSight）著陸器2018年在火星表面部署了首個(gè)地震儀，這一超高靈敏度儀器在2022年“洞察號(hào)”著陸器任務(wù)結(jié)束前，共記錄到1319次火星地震。

地震產(chǎn)生的地震波在穿過不同物質(zhì)時(shí)會(huì)發(fā)生變化，這為科學(xué)家研究行星內(nèi)部結(jié)構(gòu)提供了方法。根據(jù)現(xiàn)已退役的 “洞察號(hào)”著陸器記錄下來的數(shù)據(jù)，有8次火星地震的地震波包含強(qiáng)烈的高頻能量，這些能量傳播至地幔深處后，地震波發(fā)生了明顯變化。

研究人員經(jīng)過計(jì)算機(jī)模擬發(fā)現(xiàn)，只有當(dāng)信號(hào)穿過地幔中的局部小區(qū)域時(shí)，才會(huì)出現(xiàn)減速和混亂現(xiàn)象。他們還確定，這些區(qū)域似乎由與周圍地幔成分不同的塊狀物質(zhì)構(gòu)成。研究人員認(rèn)為，這些塊狀物質(zhì)很可能是早期太陽系中撞擊火星的巨型小行星或其他巖石天體的遺跡。撞擊釋放的巨大能量讓地殼和地幔被大面積破壞，形成巖漿海，并將部分撞擊體和火星自身碎片推入地幔深處。

古老撞擊產(chǎn)生的遺跡至今仍以塊狀形式散布于整個(gè)火星地幔中，部分塊狀物直徑可達(dá)4公里。研究人員將這種分布模式比作碎玻璃，也就是一些大碎片夾雜著許多小碎片。這種模式與大量能量釋放導(dǎo)致碎片散布于地幔各處的過程相符，也與早期太陽系中小行星及其他天體頻繁撞擊年輕行星的觀點(diǎn)一致。

由于火星沒有板塊構(gòu)造，其內(nèi)部不會(huì)像地球那樣通過對(duì)流過程被攪動(dòng)混合，所以這類撞擊遺跡能在火星上保存。但目前無法確定究竟是什么天體撞擊了火星，因?yàn)樵缙谔栂抵谐涑獾母鞣N巖石天體都有可能造成此類撞擊。

“我們從未如此精細(xì)、清晰地觀察過一顆行星的內(nèi)部。”論文第一作者、倫敦帝國(guó)理工學(xué)院康斯坦丁諾斯·查拉蘭布斯（Constantinos Charalambous）表示，“我們看到的是一個(gè)布滿古老碎片的火星地幔。這些碎片能保存至今，說明數(shù)十億年來火星地幔的演化極為緩慢。而在地球上，這類特征很可能大部分已經(jīng)消失了。”

據(jù)悉，火星內(nèi)部結(jié)構(gòu)的這一新發(fā)現(xiàn)或許能為人類揭示金星和水星等其他無板塊構(gòu)造的巖石行星表面之下可能存在的結(jié)構(gòu)。