7,爲什麼太陽系第一高山不在地球而在火星上?

寇亞君

先糾正一個小小的錯誤:太陽系第一高山既不在火星也不在地球,而是在小行星帶第二大的天體,

4 Vesta上。不過那座“山”實際上是一個巨大撞擊坑的中央錐,頂底之間的高度有22km,比火星的奧林匹斯山(高於計算水準面21287.4米,自身頂底高度約21.9km)還要高出一點。

4 Vesta小行星上的巨大撞擊坑及中央錐)

但是,如果從成因來看,將撞擊坑中央錐與火山成因的奧林匹斯山放在一起比較顯得有些不公平:中央錐再高,形成它的力量終究來自星體之外,而火山則是星體自身地質運動的產物。

(撞擊坑中央錐的形成過程示意:撞擊後中央區域物質回彈)


奧林匹斯山是一座巨大的火山,是火星地質演化過程中,地下岩漿不斷噴湧形成的巨大火山錐。從形態的角度,這是一個典型的底部寬大、坡度低平的盾形火山。

在地球上,形成盾形火山的關鍵因素是具有流速快、粘度低的玄武質岩漿。例如夏威夷群島火山就是典型的盾形火山。在火星上,由於至今為止還沒有登陸器在奧林匹斯山著陸,對該火山的地質組成特徵還尚不明確。但是,我們同樣可以認定它的形成同樣受高流速和低粘度的偏基性岩漿控制。


火星不具有板塊構造運動,是造就奧林匹斯山太陽系最高火山的根本原因。

還是以夏威夷島為例。夏威夷島的形成,受到來自地幔深處的高溫地幔柱控制,地質學家們稱其為“熱點”。由於太平洋板塊的持續運動,夏威夷群島也沿著板塊運動的方向,形成向西北方向逐漸變老的火山群,如下圖所示。

熱點不動,但熱點以上的板塊在不斷運動,形成一長串年齡較為連續的火山並不奇怪。但在火星上,由於沒有解讀出任何板塊運動的外在表現(如俯衝帶,如碰撞造山帶等),科學家普遍認可這顆星球至少在很長時間裡都沒有板塊運動。

這樣一來,就相當於太平洋板塊不再漂移,而地幔柱形成的熱點在同一個地方不斷噴發幾億年

可想而知,長時間的、原地不動的火山噴發自然會形成一個巨大無比的火山錐。


這個推論,同樣可以解釋火星上擁有眾多巨型火山的原因——不要小看這個比地球小的紅色行星,在它上面有5座巨大的單體火山都在8km以上,奧林匹斯山是其中最大的一座。



雲舞空城

火星體積雖說只有地球的七分之一,但其直徑仍有6794千米,在這樣巨大的一個岩石行星上,出現一個22千米高的高山,並不是不可想象的,畢竟22千米相對於其體積,還是一個很小的數字。

火星上的奧林帕斯山,高於其山下基準面21229米,比地球最高峰,珠穆朗瑪峰高處兩倍多,但珠峰不好與之比較,畢竟珠峰的相對高度並不算太高。地球上相對高度最高的刪是夏威夷群島上的冒納羅亞火山,它從太平洋洋盆中升起了9090米,但仍不到奧林帕斯山的一半。

奧林帕斯山的形成和冒納亞羅火山類似,它們都是盾狀火山,形成之始,有流動性較大的基性熔岩,流出地表堆積,從而形成巨大的盾狀高地,盾狀火山具有寬廣緩和的斜坡,整體看來就像是一個盾牌。此種火山通常由玄武岩岩漿構成,流動性高,故能夠分佈在很大的區域,才能形成寬廣的山形。夏威夷群島上的各個島嶼,都是盾狀火山。

那麼為什麼地球尺度更大,沒有形成比奧林帕斯山更高的火山呢?主要原因是地球存在板塊運動,而火星沒有板塊運動。

奧林帕斯山形成於30億年前,那時的火星地質活動還比較活躍,地下有熾熱岩漿,奧林帕斯山所在地方就是一個熔岩噴出的熱點,由於火星沒有板塊運動,所以這個熱點持續噴出熔岩,持續好幾億年乃至十多億年,熔岩日積月累,越積越厚,最終形成了這座巨大的盾狀火山,後來火星的地質活動停止,熔岩不再湧出,火山口反而塌陷了下去,但其邊緣仍達高達21229米。

地球上夏威夷群島所在的位置,也是有一個地幔熔岩湧出的固定熱點,如果地球板塊不變,那麼這裡有可能形成跟奧林帕斯山一樣巨大的盾狀火山,然而地球的板塊活動比較活躍,太平洋板塊一直在向西北方推移,這就導致固定熱點湧出的熔岩剛形成一個高山,就被推走了,成了死火山,新的活火山又在旁邊繼續生成,這最終形成了夏威夷島鏈。再加上海水、雨水等的侵蝕,導致地球上沒能形成可與奧林帕斯山媲美的巨大高山。

其實火星上除了奧林帕斯山外,在其東南還有三座著名高山連城一線,它們形成機制與奧林帕斯山類似。這三座山分別是阿爾西亞山(17781 米)、帕弗尼斯山(14058 米)和艾斯克雷爾斯山(18225米)。

在太陽系中,這種十幾公里的高差經常出現,比如天衛五有深達16公里的懸崖,小行星灶神星上有一個直徑460公里的火山口,它的寬度達到灶神星直徑的80%,其坑穴底部的深度達到13公里,外緣比周圍的地形高出4~12公里,坑穴中間有一座高山凸起,其相對於坑底的高度達到了22公里,甚至比奧林帕斯山還要高,也有人將它列為太陽系第一高峰(瑞亞西爾維婭山)。還有土衛八也比較奇葩,其直徑達736公里,在其赤道處有一圈隆起,平均高達13公里,最高可達20公里!


作家桑妮

既然看到這個問題了,那就再簡單的回答一下吧。火星比地球小很多,但是火星上的山卻比地球上的山高很多,火星最高山奧林帕斯山高達21000多米,地球上最高峰珠穆朗瑪峰高8844.43米,可見奧林帕斯山高度相當於珠峰的兩倍多,原因是什麼?其實正是由於火星比地球小才促成的,火星的質量只有地球的1/10,體積只有地球的1/7,它的引力也比地球小得多,表面重力只有地球的38%,那麼這也代表了火星地表噴發出去的東西將可以噴得更高,而且由於火星的地殼比較薄,地下的熔岩等就比較容易噴發到地表,所以在火星的表面比較容易形成高山。



宇宙中的星球天體其實都有一個特徵,那就是越大的通常就越圓,直徑大於200公里的天體通常都會是球形,小於200公里的多是不規則形狀,這就是由於表面重力均勻性引起的,越大的天體表面重力就越均衡,越小的天體,表面就越容易不均勻,所以火星的表面起伏比地球大就是合理的啦,因此火星上有太陽系第一高山也就不奇怪了。


科普大世界

世界之大,無奇不有。大千世界,無有不奇。



我們都知道地球上最高的山峰是珠穆朗瑪峰,海拔8844.43米,1975年7月23日,我國精確測得。中華人民共和國的第四版人民幣十元的背面便是珠穆朗瑪峰,這座地球上的最高峰已經被人類征服了,還將被更多的登山者征服。那麼放眼整個太陽系,珠穆朗瑪峰是不是最好的呢?



如果整個太陽系的山脈排個高低,珠穆朗瑪峰連前十都排不上,那麼太陽系最高的山峰是哪一座呢?



我們知道,太陽系的八大行星中,只有水星、金星、地球、火星屬於巖質行星,而這四顆行星中,以地球的質量和體積最大,按常理來說太陽系第一高山應該落在在地球上了,可是是並非如此,經過角逐太陽系第一高山花落於火星。火星的體積只有地球的1/7,質量則只有地球的1/10,但是火星的山就是高,火星第一高山——奧林帕斯山相當於珠穆朗瑪峰高度的兩倍多,又被稱為太陽系第一高山。



奧林帕斯山是火星上的一座形狀類似盾牌的火山,高於基準面21,229米,面積非常大,直徑達600多公里。人們在地球上用望遠鏡中看到的一個明亮的亮點就是奧林帕斯山。



為什麼太陽系第一高山不在最大的地球上,卻在火星上呢?這是由於火星體積小質量小造成的,因為火星的引力較小,地殼較薄,那麼火星內部的岩漿就比較容易噴出地表,然後在火星表面堆集,漸漸的就能形成巨大的高山了,但是地球等行星卻不行,引力強和地殼較厚,內部的岩漿不容易突破地殼,就是突破了地殼,也會形成一個尖錐狀的高山,但很難突破火星上的火山高度。



奧林帕斯山就是由於大量的熔岩噴發和熔岩層疊堆積而形成的,它還是一座活火山,奧林巴斯山曾經在200萬年前噴發過,今後仍然有重新噴發的可能。雖然奧林帕斯山非常高,但是整個火山坡度卻非常緩,但是由於距離非常遠,從山坡邊緣無法看見山頂,而從山頂也無法看見山坡邊緣。像這樣的緩坡,不需要越野suv,一般城市suv就可以來到山頂了。






漢裡堂LJZ

我們地球第一高峰珠穆朗瑪峰的高度為8844.43米,雖然它的高度世界第一,但那只是其海拔高度,如果從山腳算起的話,世界上最高的山峰並不是珠穆朗瑪峰,而是夏威夷的冒納羅亞火山,這座火山海拔4205米,但是海拔之下還有近6000米的高度,所以加起來的話,這座火山的總高度達到了10200米。

但即便如此,跟火星上的山峰比起來,那是小巫見大巫。火星的個頭比地球小很多,但是上面最高的山奧林帕斯山達到了27000米。是珠穆朗瑪峰的3倍還多。事實上它也是我們太陽系第一高峰。

奧林帕斯山是一座由於大量噴發和熔岩層疊堆積而形成的巨山科學家認為奧林巴斯山還是一座活火山,它曾經在200萬年前噴發,今後仍然有重新噴發的可能。

那麼,為什麼火星會有如此之高的山脈。其它八大行星沒有呢?首先,要形成山峰,必須是巖質行星,我們太陽系只有地球,金星,火星,水星屬於巖質星體。

水星的火山活動停留在35億年前,和金星、火星和地球形成了鮮明的對比。科學家認為水星很早就開始收縮,影響到它的地質形成和演化。沒有高峰可以排除。

下面來說說金星,地球,火星,按質量排行,火星的質量是最小的,金星第二,地球第一,我們知道,質量和引力是正比例關係,地球質量最大。要形成高峰,就必須和萬有引力抗衡,山峰越高,所受到的引力越大,當達到一定高度後受引力影響就會坍塌,火星質量最小,再加上地殼較薄,岩漿可以更容易衝破大量噴發,為堆積創造條件,再加上本身質量小,引力弱,山峰得以保存沒有發生引力坍塌。這才有了太陽系第一高峰。


良良引力波

較之地球的引力,火星的引力更小,這樣反倒是更容易出現高山。火星上,不但有太陽系最高的山峰,還有太陽系最低,最深的深坑。

宇宙之中,充滿了神奇的偶然,火星上的高山出現,也當然是偶然現象。而這偶然現象的原因,就得從很久以前說起。

我們都知道薩西斯高原(塔爾西斯高原)上的奧林帕斯山,是一個盾狀火山。與此同時,這個火星最高的高原上,還有三座雄偉的火山,由東北向西南分別為艾斯克雷爾山、帕沃尼斯山、阿西亞山,它們的高度都超過了一萬四千米,全都比喜瑪拉雅山高。

一個高山是偶然,四個高山全都座落在薩西斯高原上,這就有些不同尋常了。

我們再來看看水手谷(長4000公里,深7公里),從阿西亞山北方蜿蜒而下,經過一片混亂的地帶後,溝壑漸深,並分化出眾多的大峽谷。這個由水手9號發現的大峽谷,象是一道深重的刀痕斜斜地經過赤道南方,然後又一路彎向北方,直接進入了克萊斯大平原。

而另一條寬廣的峽谷:艾徹斯深谷一路穿過赤道,靠著月神高原南行,最終形成卡塞深谷,分兩路繞過薩克拉臺地和夏洛夫殞石坑,也注入了克萊斯大平原。

我們再把目光投向高原北方,那裡有著眾多的峽谷,比如塞勞尼厄斯谷、坦佩谷、馬瑞奧提斯谷、坦塔羅斯谷等,雖然不出名,但它們同樣指向了阿西達里亞平原。而這一平原,與克萊斯大平原是一體的,被美國人分成兩部分分別起名。

這些平原早先應是火星表面的海洋。

(注:1976年7月25日,“維京一號”和1997年7月4日“探路者號”都著陸在克萊斯平原南部。)

火星的地形為什麼會是這樣?

在某一個歷史時間,一定是有某種力量,或是火山噴發的原因,導致原本積蓄在薩西斯高原上的大量水,一路狂洩入克萊斯大平原(海)。

我們再把目光向東移到火星的東南部。在克萊斯平原正南方,即博斯普魯斯高原附近,有一個巨大的深坑——阿爾吉爾深坑(直徑1800公里,深5.2公里)。著名的笑臉坑就在阿爾吉爾坑的東面的邊沿上。前蘇聯的火星六號探測器,於1973年墜落在此坑東南方約800公里的地方。

由此一直向西,在諾阿奇斯高原上,我們找到了火星最深最大的撞擊坑——埃拉斯深坑(也稱西臘深坑,直徑2,300公里,深9公里)。前蘇聯的“火星2號”於1971年11月27日就墜毀在此坑的西邊沿上。

由此再向東南方向,我們又發現了火星上的第三個深坑,伊斯迪斯深坑(直徑2000公里左右)。火星探測器“獵兔狗2號”就墜落在此地。

這三個深坑,無疑是三顆巨大的隕石撞擊而成。

除了上述三個極端的地貌外,火星還有南北半球的二分線問題。二分線以南多山,多隕石坑,直徑超過30公里的隕石坑就多達3300多個。而二分線以北地區,則非常平坦,根據二分線帶的侵蝕情況,可以斷定,北半球原來是一片大海。這一道分界線南北相差3公時之高。

根據以上的火星地貌特徵,1977年1月,美國科學家威廉.哈特曼分析出其中的原因。他認為有三顆直徑超過50公里的大質量的小行星直接殺死了火星。其中最大的一顆直徑超過一百公里。

大約在39億年以前,火星上有海洋和大陸,還有大氣層和磁場。它的公轉軌道與自轉與現在也不相同。

這三顆小行星從火星的東南部射進了火星的體內,不但毀掉了火星的磁場,而且強大的動能把二分線北部地區的地殼掀飛進了宇宙。薩西斯高原此前很可能是一片大海。由於此次的變故,產生了眾多的火山。奧林帕斯山和其他的三座火山就形成那個時期。

由於高原迅速雄起,巨大的造山運動,將海水擠出了這一地區,海水奔騰咆哮,一往無前地衝擊成了水手谷,直接流入被拋飛地殼的火星北部地區。隨之而來的是大量的隕石雨,撞擊在火星南部地區,形成了眾多的隕石坑。

最新研究表現,火星上十億年前還存在著海。因此,在撞擊後的近三十億年的時間,火星上的磁場最終消失,大氣不斷逃逸而變得稀薄,公轉軌道變得成了橢圓形。流到低處的海水也趨於平靜,不斷衝擊著海岸,修補著曾經的傷痕。海水不斷蒸發,最終留下了一個荒蕪而悲涼的世界。

剛剛誕生不久的火星,就這樣被殺死了。

我們看到的二分線以北地區,就撞擊後形成的大海。如今在塞多尼亞地區(人面像發現地)、多特羅尼勒斯地區、尼洛斯伊蒂斯地區都有明顯的海水侵蝕地貌。

火星死了,留下了高聳的奧林帕斯山和幽深的埃拉斯深坑。

注:火星上的地名,有些網上未見,根據資料翻譯而來,需要確切的英文名稱可在下方留言。


史海探奇


目前人類發現的太陽系第一高山是火星上的奧林匹斯山,高達21.2公里,這樣一比,以珠穆朗瑪峰的高度都被秒成渣,實在驚人。

因為重力的關係,山越高其底部承受的壓力就越大,達到一個非常令驚人的數字,如果山繼續升高底部岩石將難以承受最終導致山峰倒塌;也有研究認為,如果地球上的山高度超過10000米,其底部會因為承受太大壓力融化,山體下沉。火星正是因為體積小、質量低,其表面的物體承受的壓力小,允許比珠穆朗瑪峰更高的山存在。


另外珠穆朗瑪峰的形成是由於板塊擠壓隆起,處於地質活動帶上,山峰過高不僅對山本身有影響,本來山底部底層就承受巨大壓力,若地質活動頻繁,板塊稍微移動下,就可能造成山體下沉。與地球相比,火星的地質活動要緩和得多,這也允許高山的存在。


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