轨道跟踪揭示火星深部南北半球的显著差异

研究人员利用16年的航天器跟踪数据，发现火星地下存在行星尺度的不对称性。这项发表于《自然》的研究首次将潮汐层析成像应用于火星，表明其南北截然不同的地貌反映出延伸至地幔内部1,000多公里深处的差异。

火星的偏心轨道和倾斜自转轴，使太阳引力在其长达687天的一年中不断变化，令火星发生轻微形变。团队分析了火星全球勘测者号、火星奥德赛号和火星勘测轨道飞行器的无线电跟踪数据，分离出改变这些航天器轨迹的细微引力变化。实测响应与假设火星对称时的预测相比，偏差最高达300%。

依据这些观测建立的模型表明，南北半球地幔的刚度差异超过20%。较软的南部地幔，温度可能比北部平原下方的地幔高200至400摄氏度。值得注意的是，模型推算的地下分界线与火星表面的分界线一致：崎岖的南部高地与较平坦的北部低地在此相接，两侧地壳平均厚度相差约25公里。

这一温度解释仍依赖模型，并不能证明存在连续的熔融岩石层。在多个地表位置开展测量，有助于检验这一解释。造成这种差异的可能原因包括远古撞击、地幔对流，以及较厚的南部地壳阻碍内部热量散失。