火星没有板块运动，却孕育出类地岩浆系统

2026年6月26日发表在《自然·天文学》（Nature Astronomy）上的一项研究，改写了人类对火星地质历史的认知。这篇题为《火星上熔融亏损下地壳与穿地壳岩浆活动的地震证据》（Seismic evidence for a melt-depleted lower crust and transcrustal magmatism on Mars）的论文揭示，这颗红色星球的地壳深处曾存在巨大的、与地球类似的岩浆系统——尽管它从未拥有过实现此类地质复杂性所必需的板块运动。

地表以下24公里的发现

牛津大学的研究人员利用NASA“洞察号”（InSight）任务的地震数据，分析了火星地表下方约24公里处的一个界面。他们通过热力学建模，将数百种可能的岩石成分与地震数据逐一比对，最终识别出一个清晰的成分分界线。

• 24公里以上：岩石为镁铁质（二氧化硅含量较高）。
• 24公里以下：岩石为超镁铁质（富含铁和镁，二氧化硅含量低）——这与熔融亏损的下地壳特征一致。

这条分界线正是之前被认为独属于地球地质过程的关键标志。

关键过程：穿地壳岩浆活动

研究团队得出结论，火星地下的熔融岩浆深埋积累，并逐渐分离成不同成分的物质：重矿物结晶沉降到地壳底部，而更轻、更进化的熔体则向上涌升。这一过程在地质学上被称为穿地壳岩浆活动（transcrustal magmatism）。

在地球上，穿地壳岩浆活动通常发生在火山弧下方，与大陆的形成密切相关。一直以来，科学家们认为，这种复杂的地壳加工过程必须依靠板块运动所带来的岩石持续循环才能实现。

挑战延续多年的假设

火星是一个“停滞盖层”（stagnant lid）行星，表面没有活动的构造板块。几十年来，行星科学家一直认为，要产生复杂的进化地壳和地质循环，板块构造是必要条件。这项新发现表明，火星仅通过强烈的内部循环就构建了复杂地壳，根本不需要板块运动。

该研究的合著者、牛津大学的乔恩·韦德教授解释道：如果火星在没有板块运动的情况下也能发展出这种复杂的地壳，“那么也许宜居性所需的条件可以在比我们之前认为的多得多的行星上出现，这包括那些因为体积较小或明显缺乏构造活动而被我们忽视的行星。”

对行星宜居性的深远意义

这项研究对科学家在何处以及如何寻找地外生命具有深刻的影响。地质循环有助于调节气候，维持水和其他挥发物质的循环——这些都是我们所知的生命所必需的要素。

证据表明，这种岩浆系统可能在火星北半球延伸数百甚至数千公里，这表明火星存在相互连接的岩浆系统，而非孤立的火山。

洞察号任务的遗产

这项发现是NASA洞察号任务最新的一系列重大成果之一。洞察号着陆器于2018年至2022年在火星表面运行。尽管它已经退役，但其收集的数据仍在不断产出基础性的科学发现。洞察号搭载的超灵敏地震仪“内部结构地震实验”（SEIS）在执行任务期间记录到了超过1300次地震事件。 此前利用洞察号数据的研究已经发现了液态核心、揭示了一个固态内核，并揭示了地表下存在水的证据。

2026年6月发表在《自然·天文学》上的这项研究，为这幅拼图增添了革命性的一块，证明即便是像火星这样地质上“安静”的行星，也能产生那种曾被认为是类地世界标志的岩浆驱动的复杂性。