軌道觀測揭示了一個巨大的地幔羽流的存在，它將火星的表面向上推，並推動了強烈的火山和地震活動。在地球上，構造板塊的移動重新洗刷了行星的表面，使內部充滿活力。由於火星上沒有這樣的過程，許多人認為它是一個死氣沉沉的星球，在過去30億年裡沒有發生過什麼。

來自亞利桑那大學的科學家們挑戰了目前對火星地球動力學演變的看法，他們在一份報告中發現了一個活躍的地幔羽流，它將表面向上推，並導致地震和火山噴發。這一發現發表在本期的《自然-天文學》雜誌上，表明這個星球看似平靜的表面可能隱藏著比以前想像的更加動蕩的內部。

亞利桑那州月球和行星實驗室（LPL）的博士後研究助理Adrien Broquet說：”我們的研究提出了多個證據，揭示了當今火星上存在一個巨大的活躍的地幔羽流，”他與LPL行星科學副教授Jeff Andrews-Hanna是這項研究的共同作者。

藝術家對活躍的地幔羽流的印象–一大團溫暖和有浮力的岩石–從火星深處升起，並推高Elysium Planitia，這是火星北部低地的一塊平原。資料來源：Adrien Broquet & Audrey Lasbordes

地幔羽流是大塊的溫暖和浮力的岩石，它們從一個星球的深處升起，穿過其中間層–地幔–到達其地殼的底部，引起地震、斷層和火山爆發。例如，夏威夷島鍊是在太平洋板塊慢慢漂移到一個地幔羽流上時形成的。

Jeff Andrews-Hanna說：”我們有強有力的證據表明地幔羽流在地球和金星上是活躍的，但這在火星這樣一個小而冷的世界上是不可能的。火星在30到40億年前最為活躍，而普遍的觀點是，這個星球今天基本上已經死亡。在這個星球的歷史早期，大量的火山活動建造了太陽系中最高的火山，並使北半球的大部分地區被火山沉積物所覆蓋，最近歷史上發生的少量活動通常被歸因於一個冷卻的星球上的被動過程。”

研究人員被火星上一個不顯眼的區域的驚人的活動量所吸引，該區域被稱為Elysium Planitia，是火星北部低地靠近赤道的一個平原。與火星上其他幾十億年來沒有重大活動的火山地區不同，Elysium Planitia在過去2億年裡經歷了大規模的噴發。

研究小組以前的工作在Elysium Planitia發現了火星上已知最年輕的火山噴發的證據，大約5.3萬年前發生了小型的火山灰爆發，在地質學時間維度上，這基本上可以算是昨天。

這張由歐洲航天局火星快車軌道器拍攝的圖片顯示了一個斜視圖，聚焦於構成地獄犬窩系統的一個斷裂。這些斷裂穿過山丘和火山口，表明它們相對年輕。資料來源：SA/DLR/FU Berlin, CC BY-SA 3.0 IGO

Elysium Planitia的火山活動起源於Cerberus Fossae，這是一組年輕的裂縫，在火星表面延伸超過800英里。最近，美國宇航局的InSight團隊發現，幾乎所有的火星地震，或稱火星地震，都來自這一個區域。儘管這種年輕的火山和構造活動已經被記錄在案，但其根本原因仍然不明。

在地球上，火山活動和地震往往與地幔羽流或板塊構造有關，板塊構造是漂移的大陸不斷回收地殼的全球循環。地幔羽流可以被視為類似於熔岩燈中升起的熱蠟塊，通過一連串經典的事件洩露它們在地球的存在。溫暖的羽流物質推擠著地表，使地殼上揚和伸展。然後，來自羽流的熔岩以洪流玄武岩的形式噴發出來，形成巨大的火山平原。

當研究小組研究Elysium Planitia的特徵時，他們發現了火星上同樣的事件序列的證據。其表面已經被抬高了一英里多，使其成為火星廣闊的北部低地中最高的地區之一。對重力場微妙變化的分析表明，這種隆起是由行星深處支持的，這與地幔羽流的存在相一致。

其他測量結果顯示，撞擊坑的地面向羽流的方向傾斜，這進一步支持了在撞擊坑形成後有東西將表面推高的觀點。最後，當研究人員將一個構造模型應用於該地區時，他們發現，一個寬達2500英里的巨大羽流的存在是解釋負責形成Cerberus Fossae的延伸的唯一途徑。這個地幔羽流已經影響了火星的一個區域，大致相當於美國大陸的面積。未來的研究將不得不找到一種方法來解釋一個非常大的地幔羽流，而這個羽流並沒有預期的存在。

活躍羽流的存在將影響對InSight所記錄的地震數據的解釋，現在必須考慮到這一區域遠非火星的正常區域這一事實。

他們的發現也可能對火星上的生命產生影響，作者說。所研究的區域在其最近的地質歷史中經歷了液態水的氾濫，儘管原因仍然是一個謎。來自羽流的熱量正在助長持續的火山和地震活動，它也可能融化冰塊來製造洪水–並驅動可能維持地下深處生命的化學反應。

地球上的微生物在這樣的環境中蓬勃發展，在火星上也可能是如此。這一發現超出了解釋神秘的地震活動和火山活動復甦的範圍。