火星最大火山阿尔巴山出现新裂缝，正渗出与岩浆有关的气体

每年火星北半球的初夏时节，阿尔巴山（Alba Mons），这颗行星上面积最大的火山，的山坡上都会出现微量氯化氢气体，而此时这种气体已从火星其他天空区域消失。就在这些探测点的正下方，轨道相机发现了成片新鲜而狭窄的裂缝，此前从未有人绘制过这些裂缝的地图。

在地球上，氯化氢是岩浆通过火山喷气孔释放的气体之一。一个与欧洲空间局（ESA）ExoMars微量气体轨道器（ExoMars Trace Gas Orbiter）合作的国际团队现在认为，火星上正在发生同样的事情：来自地下深处岩浆体的气体，在冬季封住裂缝的冰层化为蒸汽后，沿着裂缝泄漏出来。如果他们的判断正确，那么火星并非地质死亡的世界，而是一个沉睡的世界，而这些裂缝正是寻找其冰冻地表下温暖湿润水洼的首要目标。

“我们的发现表明，火星保留了足够的内热，能够支撑直到近期的火山活动，而且可能至今仍在持续，”波兰科学院空间研究中心教授、该研究的共同第一作者丹尼尔·梅热（Daniel Mège）说。这项研究由位于莫斯科的俄罗斯科学院空间研究所的亚历山大·特罗希莫夫斯基（Alexander Trokhimovskiy）领导，参与者来自波兰、俄罗斯、英国、德国、法国、瑞士、意大利、乌克兰和澳大利亚的研究人员。

火星拥有太阳系中最大的火山，但从未有人目睹过任何一座火山喷发。看起来只有几百万年历史的熔岩流，以及NASA“洞察”号（InSight）着陆器记录的火星震，都暗示火星内部并非完全冷却。缺少的是一种气体，一种今天仍从地下冒出的化学痕迹。

轨道器如何捕捉到气体

微量气体轨道器搭载了大气化学套件（Atmospheric Chemistry Suite），这是一套通过太阳掩星法工作的红外光谱仪。当航天器观测太阳在稀薄的火星大气中升起或落下时，仪器记录下哪些波长的阳光在途中被吸收，每种气体都会留下自己的指纹。这种方法能探测到十亿分之一量级的气体，并判断它们所在的高度。

同一仪器团队几年前首次报告了火星上的氯化氢。此后，这种气体被广泛发现，但几乎总是出现在温暖、多尘的季节，火星最接近太阳的时候，其浓度随尘埃和水蒸气升降。研究人员将这种季节性激增归因于空气与悬浮尘埃和冰之间的化学反应，而非火山活动。

例外情况是两次观测：在北半球夏季，火星距离太阳最远，整个大气寒冷干燥，而这两次观测都位于阿尔巴山以北。随后，团队在下一个火星年进行了专门搜索，再次在同一区域发现了氯化氢，而在具有相似观测条件的其他纬度轨道上则没有发现。“微量气体轨道器找到了确凿证据。这就像大海捞针，”梅热说。

宽度不足一米的裂缝

为了寻找可能的来源，研究人员用三台相机检查了探测点下方的地面：微量气体轨道器上的CaSSIS，以及NASA火星勘测轨道器（Mars Reconnaissance Orbiter）上的HiRISE和CTX。他们发现了线状的裂缝群，有些只有几十厘米宽、长达数百米，聚集在数十公里长的地形脊上，形成带状。部分裂缝两侧有亮色和暗色沉积物，团队将这种颜色变化比作地球火山喷气孔周围形成的结壳。

这些裂缝切穿了覆盖这些高纬度地区的富含冰的尘埃和霜冻层，也切穿了冻土形成的多边形图案，因此它们地质年龄很新，可能不到一百万年。它们还与火山周围的大型断层系统，坦塔罗斯沟（Tantalus Fossae）和弗莱格通链坑（Phlegethon Catena），对齐。

提出的机制是季节性的。冬季，当温度降至约零下120摄氏度时，冰堵塞了裂缝。当这些冰在初夏直接变成蒸汽时，被困的气体逸出，这就解释了为什么信号在同一季节的同一地点再次出现。

阿尔巴山有多大，泄漏有多小

阿尔巴山是一座不寻常的火山。它的熔岩流场从山顶延伸至少1350公里，覆盖面积与美国相当，但高度仅约6.8公里，大约是奥林匹斯山（Olympus Mons）高度的三分之一。其北坡的平均坡度约为半度，比大多数高速公路匝道还要平缓。

泄漏本身很小。假设氯化氢在火星大气中能存在大约一个火星日，作者估计其渗出速率低于每秒3公斤。地球上火山释放该气体的速率从每秒几公斤到超过100公斤不等，因此火星来源处于该范围的最低端。

在火星最接近太阳时，整个火星上观测到的规模大得多的季节性脉冲（估计约为每秒180公斤）本身并不被认为是火山活动所致。然而，团队认为，其中一部分氯可能很久以前来自内部，并在大气、地表盐和冰之间不断循环。

它没有证明什么

没有人看到岩浆。火星上从未观测到新的熔岩流或喷发，而最能直接指向持续喷发的气体，二氧化硫，也未被探测到。作者认为，卤素气体如氯化氢可以从深处的岩浆体中渗出，无需喷发，也无需红外搜索活跃火山活动所寻找但从未发现的那种强烈热信号。

气体与裂缝之间的联系是基于地点和时间的推断。探测次数很少，气体混合不均匀，且很快消失，因此其来源只能大致定位。梅热将这种火山解读描述为需要证明的直觉：“看到渗漏的空间分布时，我立刻意识到背后有火山活动，但这必须得到证实。”据团队称，大部分工作用于测试并排除大气中可能产生这种气体的化学过程。

火星上的微量气体也有争议的记录。NASA“好奇”号（Curiosity）火星车在地面测量的甲烷峰值从未从轨道上得到确认，而微量气体轨道器设定了非常低的上限。如果在阿尔巴山上空再次探测到，最好由第二台仪器完成，那么火山活动的证据将更难反驳。

为什么裂缝对生命很重要

像氯化氢这样的岩浆气体在火星过去可能丰富得多，有助于增厚大气并使气候变暖，当时液态水覆盖了大部分地表。如果今天来自地下的热量仍然遇到地下冰，它可能在地下维持液态水的水洼。

“在阿尔巴山地区的渗漏裂缝中寻找火星生命将非常有意义。如果热液系统活跃，它们可能含有微生物发育所需的成分和能量，”梅热说。这是对未来任务的建议，而非一项发现。ESA该轨道器的项目科学家科林·威尔逊（Colin Wilson）表示，这些结果“可能被证明是TGO迄今为止最大的成功”。

关于火星火山的常见问题

火星上有活火山吗？

火星上从未观测到喷发。一些熔岩流看起来只有几百万年历史，而在阿尔巴山上空探测到的氯化氢表明，地下的岩浆可能仍在释放气体，这将使这颗行星处于休眠而非灭绝状态。

什么是阿尔巴山？

阿尔巴山是塔尔西斯北部地区的一座盾状火山，按表面积是火星上最大的火山。其熔岩流从山顶延伸至少1350公里，但高度仅约6.8公里。

为什么氯化氢指向火山活动？

在地球上，氯化氢通过喷气孔和喷气口从岩浆中逸出。在火星上，它通常通过大气化学在温暖季节出现，因此在寒冷季节、在新鲜裂缝上方发现它，指向地下来源。

阿尔巴山裂缝中可能存在生命吗？

没有证据表明那里存在生命。研究人员提出，如果岩浆热量遇到地下冰，可能形成热液系统，这种环境在地球上适合微生物生存，这使得这些裂缝成为未来探索的候选目标。

这项研究于2026年11月4日发表在《科学进展》（Science Advances）上。前两次冷季探测发生在2019年至2021年的火星年，确认性搜索发生在2022年末至2024年末的火星年；其中一张CaSSIS裂缝图像拍摄于2023年2月3日。火星的下一个北半球初夏，季节性模型预测气体将再次出现在阿尔巴山上空，大约始于2027年4月，微量气体轨道器仍在轨道上等待探测。

参考文献：Trokhimovskiy et al., “Enigmatic HCl detections as a potential signature of igneous activity on Mars,” Science Advances, 2026. DOI: 10.1126/sciadv.aeb9422

标签: 天文学, 火星, esa, Alba Mons, ExoMars Trace Gas Orbiter, 氯化氢