港大行星科学家发现火星上的多元火山 为地球早期板块构造活动提供新见解



香港 - Media OutReach Newswire - 2024 年 2 月 20 日 - 火山常见于太阳系固态行星表面,形成于行星壳内的岩浆活动。 在地球上,火山活动主要由与板块构造相关的热量和地壳循环所驱动;但火星缺乏板块构造,因此火山活动的驱动机制尚不完全清楚。

图中显示火星上Eridania地区复杂的地质构造与火山沉积物。 地形数据与红外线影像相结合,暖色表示离地面较高的地形特征。 图片来源:NASA/Mars Odyssey/HRSC。
图中显示火星上Eridania地区复杂的地质构造与火山沉积物。 地形数据与红外线影像相结合,暖色表示离地面较高的地形特征。 图片来源:NASA/Mars Odyssey/HRSC。

最近,香港大学(港大)地球科学系行星地质学家Joseph MICHALSKI教授在其最新的研究中揭示了有关火山活动的突破性见解。 他提出火星的火山样式比过去的认知更为多样,并发现火山活动主要由垂直构造驱动的早期火星壳层循环所控制。 这项研究结果已于近日在科学期刊《自然天文学(Nature Astronomy)》上发表,揭示了早期火星壳层的性质,对理解火星和早期地球壳层循环具有重要意义。

在过去,科学界普遍认为火星上只有类似地球夏威夷上的大型盾状火山。 然而,在此之前,人们并不知道火星与地球一样,同样具有由地壳重熔循环所形成的多样化、爆烈式火山。 Michalski教授及其国际团队的研究发现,古老火星壳层存在大量形态各异的火山,他解释道:"行星地质学家研究火星火山已经数十年,但大部分的火星火山都被解释为大型玄武质盾状火山,类似地球上的夏威夷火山。" 他续说:"在这项研究中,我们展示了早期火星壳层具有许多其他类型的火山,例如熔岩穹丘、复式火山、破火山口和大型火山灰质盾状火山。 此外,通常认为火星壳层主要由玄武岩组成,其二氧化硅的含量较低,并几乎没有经历壳层演化;但我们的研究却发现,火山物质里的二氧化硅含量很高,这意味着它们来自不为人知的复杂岩浆演化过程。"

论文表明,在古老火星上发生了强烈的火山活动,导致壳层物质坍塌进入火幔,这些岩石经过重熔后产生了富含二氧化硅的岩浆。 这一垂直构造活动很可能在早期地球(在约30亿年前的太古代)上也发生过,但地球上那一时期的岩石被后来活跃的板块运动淹没,所以我们不能在地球上清晰地搜集相关的证据。

相比之下,火星同样存在火山活动,但由于缺乏明显的板块构造,火山活动的过程和特征在火星上可能得到了更好的保存。 因此,研究火星的火山活动不但有助揭示这颗红色星球早期地壳循环的奥秘,亦对研究远古地球火山活动提供重要的参考和比较。

Michalski教授说:"火星完好地记录了星球早期地质过程及演化,不仅可以帮助我们理解火星本身,而且可以帮助我们解决地球上关键的地质谜题。 火星的火山活动比之前认为的更加复杂和多样。"

港大地球科学系讲座教授赵国春认为这研究是一个重大的发现,他说:「它揭示了地壳循环不仅可以在以水平运动为主的板块构造样式中产生,也可以在以垂直运动为主的前板块构造样式中产生。 这一发现有助于地质学家解决地球上长期存在、与大陆地壳起源相关的争议。 」

参看研究论文:https://www.nature.com/articles/s41550-023-02191-7
(此新闻稿的内容以英文版本为准。)

有关Joseph Michalski教授的资料
Joseph Michalski教授是港大地球科学系教授,也是港大太空研究实验室的副总监。 他与来自中国内地和美国的研究人员共同进行了这项研究。 他是香港研究资助委员会的研究学者,并在2023年获得了腾讯科学探索奖。 这项工作由研资局合作研究基金资助。

如欲了解更多关于Joseph Michalski教授的研究,请参看以下网址:http://www.clays.space ;Twitter: @JoePlanets

下载图片及说明:https://www.scifac.hku.hk/press


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SOURCE:

香港大学

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Science

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PUBLISHED ON:

20 Feb 2024

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