火星上的泥火山暗示着古老的水库

火星北部低地上散布着数以万计的普通火山，周围有熔岩般的涟漪和手指状结构。但地质学家们对这些崎岖不平的地形是否真的是冻结的岩浆存在争议。在地球上的少数几个地方，喷出的是泥浆，而不是熔岩。火星轨道器会发回泥火山的照片吗？

捷克科学院地球物理学家 Petr Brož 认为，绝对不是。所需的条件——沉积物以正确的方式埋藏——太不可能了。另外，泥浆在接触寒冷的表面后会晃动吗？在实验室中重现了这一场景后，Brož 和他的团队现在有了答案：火星上的泥浆混合物的流动方式与地球上的熔岩流动方式几乎相同，尽管原因完全不同，他们本周在《自然地球科学》杂志上宣布了这一结果。这一发现意味着火星上的火山形态可能是由岩石或硬化泥浆构成的，这让数百万英里外的地质学家感到沮丧。

“现在的工作要复杂得多，”布罗兹说。“我们不能只依赖[形状]。”

但如果研究人员能够区分这两者，他们将获得大量可供未来探索的诱人地点，因为泥火山也可能是寻找生命的有希望的地方。

布罗兹花了十年时间怀疑地研究火星照片，试图证明某些特征证明火山露头是岩石。最终，他意识到，要令人信服地反驳泥火山的存在，他需要回答一个更简单的问题：泥浆真的可以在这颗红色星球上流动吗？为了找到答案，他在地球上寻找了一小块火星，并与不怕弄脏双手（和昂贵机器）的合作者合作。

布罗兹在英国开放大学火星实验室找到了他想要的东西，这是一个长六英尺、宽三英尺的圆柱体，让人想起一艘深海潜水器，可以模拟火星表面的低气压。最重要的是，它并不只用于可能被灰尘颗粒干扰的高精度研究，例如测试航空航天设备。

“全球有无数的真空室，但只有少数几个实验室负责人有足够的勇气让你在里面进行疯狂的实验，”布罗兹说。“我敢肯定，一年后他们仍然会在真空室里发现泥土。”

研究人员将一层沙床冷却至零下 20 华氏度，将其放入舱室，并安装了一个装置，将水和细颗粒的溶液倾倒在“火星”地面上。他们看到的景象既陌生又熟悉。在几乎没有空气的环境中，泥浆沸腾了——就像水在高海拔地区沸腾得更快一样。沸腾带走了热量，冷却了泥浆，直到其外壳冻结。它仍然呈液态的内部随后脱离，形成几英寸长的溪流，沿着托盘流下，形成了夏威夷熔岩的常见形状——尽管那块岩石是通过与空气接触而不是通过沸腾而冷却的。

兰卡斯特大学地质学家莱昂内尔·威尔逊 (Lionel Wilson) 协助分析了实验视频的物理原理，他说：“它们向前蔓延、停滞和爆发的方式与你在普通火山中看到的‘绳状熔岩流’非常相似。”

在对一系列类似火星和类似地球的条件进行比较后，布罗兹得出结论，他的直觉有部分错误。火星泥浆不会结冰。它可以顺畅地流动，足以形成火山。但他也发现了直觉的验证，将地球上的地貌与外星火星环境中的地貌进行比较是一场危险的游戏。在这种情况下，与陆地熔岩流完美匹配的形状可能完全是另一回事。

亚利桑那州行星科学研究所的资深科学家 Dorothy Oehler 并未参与真空室实验，她表示：“这项研究将开辟一条全新的研究方向，帮助我们理解其他可能被解释为熔岩的特征，而它们很可能是泥土。”

地面上的地质学家只需挥动一下锤子就能从干泥浆中分拣出岩石，但在可预见的未来，研究人员将不得不坚持远距离摄影。进一步的泥浆研究，尤其是那些涉及更大桶泥浆的研究，可能有助于地质学家识别火星泥浆特有的行为。例如，Brož 及其合作者即将发表的一篇论文将详细描述熔岩无法比拟的一种怪异新行为：当研究人员将液体倒在 70 华氏度的“温暖”沙子上时，它会剧烈沸腾，以至于它短暂地像悬浮车一样悬浮起来。

熔岩与泥浆之争的影响可能有一天会超出地球科学界的范围。形成泥浆需要温水。而形成泥火山需要深埋地下的温水——严酷的宇宙射线无法到达的地方。生物学家预计这些环境是火星上最适合生命生存的区域，但它们几乎不可能被探索。例如，美国宇航局的“洞察号”着陆器上的探测器花了一年时间才勉强触及表面。

但如果泥浆在数百万至数十亿年前喷涌到火星表面，那么它可能携带着一些火星微生物。如果地质学家能够确定一些明确的泥火山，未来的火星探测车就可以去勘探微化石，而不需要挖洞。“这是一扇通往地下的窗户，”奥勒说。