主题：【原创翻译】火星——另一个世界的故事（介绍） -- starwolf

4、火星、地球、金星和水星的演化

诞生于相同的时刻—但它们的道路是如此的不同

可以提出不同的因素来解释这四颗类地行星演化的不同。其中就有初始大小、灾变成坑的历史和内部热损失的过程。

--初始大小：

在大约44.5亿年前的吸积过程的末期，火星的大小是金星和地球大小的一半，体积大约小十倍。这一差别在多方面被证明对行星内部所存储的能量是决定性的。行星越大，对星子的重力加速度就越大，在吸积过程中的撞击就越猛烈。同样，行星越大，内部储存的放射性元素也就越多。更甚者，大行星能更好地保存热量，因为它们更的强重力能够维持稠密的大气层，使热辐射不易传导从而限制能量的损失。这也就是从一开始水星和月球这两个较小的天体冷却得更快的原因。火星居于这两个较小天体和两个较大天体（地球、金星）的中间级。

【图】在地球上….地球的特征是板块构造，它的大陆板块和海洋（岩石层）板块以每年几个厘米的速度移动。这一地表的运动与地幔内部的对流有关。此现象占地幔和地核热量损失的2/3。板块在洋脊的火山带处分离，使得深处的热物质能够排出并以每年3平方千米的速度形成海洋地壳的新地壳物质。左图显示的是大西洋洋中脊，右图是它南方部分的放大图。这一洋脊的火山现象延续距离超过6万千米。在俯冲带，古老的地壳落回地幔，进入再循环。

--灾变成坑：

灾难性陨石撞击的随机过程在行星内部的演化中起着重要作用。以地球为例，在44.8亿年之前那次诞生了月球的剧烈撞击中，地幔吸收了大量的物质和能量。相比而言，水星在另一次撞击中损失了大部分的地幔。

【图】….在金星和火星上。不同于地球，金星和火星没有显示出板块活动的迹象。它们可能通过地幔内的局部流动损失内部的热量（火山），在表面形成地柱。在金星（图a）上的阿尔法地区（Alpha Regio Area）七座扁平的火山丘的高度已经达到了750米（图b）（由麦哲伦金星探测器雷达成像）。在这颗行星上，热量积聚于一层致密的岩石——岩石层之下。因此，大量的火山在5亿到3亿年前的时间里喷发，熔岩覆盖了几乎整个星球表面，抹去了大部分的撞击特征。至于火星（图c），它的火山活动可能仍是相当频繁，特别是在塔尔西斯地区。图片（d）是一张塔尔西斯地区的伪彩照片，其垂直比例被放大了3倍。事实上，由于火星具有非常厚（达到五百千米）的岩石层，隔离了（地表与）地幔和核心的热量，它损失热量相比地球慢得多。同样，不同于已经是部分固态的地核，火星核可能仍然保持着液态。

--热损失的过程：

在经过吸收了物质和重力势能的过程后，行星辐射掉了一些内部能量，包括放射性岩石缓慢释放的热量。这涉及怎样的机制呢？在固态、坚硬的行星的情况下会是一个热量向地表热传导的过程。这一机制使得热量以行星表面积成正比地损失，而保留的热量与行星体积成正比。所以，大体积的行星会比较小的行星损失相对较少的能量。然而，这一模型并没有考虑到地表隔离层的厚度、火山活动和地幔内物质流动的影响。在似乎是固态的地幔中，经过地质时期的演化，热岩石经过变形，带着地下深处灼热的非致密元素来到地表，并在那里冷却。这种所谓的对流现象比传导更有效率地传送和损失热量。地球是现今具有最强对流现象的类地行星，而在月球和水星，地幔的对流已经几乎停止。火星则再一次居于中间。在过去的一亿年里，火星地幔的热量足以进行微弱的对流或至少产生火山活动（特别是一些底部具有局部熔化区域的大型火山）。

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• 【原创翻译】火星——第一部分 行星的诞生(3)