火星大峡谷底下还在动：20—40 公里深处滑过一次断层

作者：陈一帆

哥伦比亚大学与帝国理工学院团队在《自然-通讯》重新分析 InSight 2021 年记录的火星震 S0976a，认定它源自水手号谷西部地下 20—40 公里的走滑断层。太阳系最大峡谷不再只是几十亿年前的旧地貌，而是今天还在活动的地质结构——这也是在没有板块运动的火星上，老断层仍会破裂的直接观测证据。

哥伦比亚大学与帝国理工学院的团队 10 月在《自然-通讯》发表论文，重新分析了 NASA InSight 着陆器 2021 年 8 月 25 日记录的一次火星震 S0976a。结论是：震动来自水手号谷西部 Ius Chasma 一带地下约 20—40 公里，岩块沿着一条陡立的老断层水平滑了过去 。太阳系最大的峡谷因此不再只是「几十亿年前的裂缝标本」，而是今天仍在活动的地质结构 。

麻烦在于，火星上「震了一下」不等于断层动了。陨石撞击、滑坡也能把振动传出去。而且 InSight 全星球只有一台地震仪，S0976a 又发生在着陆器的另一半球，是整个任务里唯一能定位到火星西半球的火星震 。

研究团队的做法是把波形拆开算。他们联合反演了直达波和在地表反射多次的 PP、SS 波的到时、振幅与方向，重建震源处的运动方式，最优解是走滑型：两块地壳像并排的地砖，水平错开，而不是上下颠。撞击模型和滑坡模型都复现不出这条波形；震后的卫星影像里也找不到新撞击坑或大滑坡，若按滑坡解释，垮塌的岩体至少得有一千万立方米才够量级 。

让人意外的不是「火星有地震」，而是震在哪儿。地球上的震动大多来自移动板块之间的挤压和错动，断层被反复使用、反复改写。火星没有板块，外壳更像一整块缓慢冷却的盖子，应力来自全球收缩、岩石圈弯曲、岩浆活动和火山加载这类过程 。按常理，几十亿年前留下的断层在冷却过程中会逐渐愈合、变硬，越来越难再动 。这次观测说明，水手号谷底下那套老构造还软着：行星长期冷却的应力、邻近塔尔西斯火山区的挤压，加上峡谷本身的局部效应，一起把它撬开了 。像一栋停工多年的老房子，地基里的旧裂缝今天还会错动。

作者们的说法很直接。第一作者 Jung-Hun Song 说，这不是「死掉的化石景观」，原始成形的地质过程早就停了，峡谷深处的断层却仍会滑动、产生火星震。共同作者、哥伦比亚大学 Lamont-Doherty 地震观测站的 Folarin Kolawole 说，在一个没有板块构造的行星上，几十亿年前形成的结构至今还决定着地壳在哪里破裂。资深作者 Doyeon Kim 补了一句：S0976a 的波穿过火星核心，帮我们看过星球深处，现在又告诉我们震源本身发生了什么 。

把尺度摆出来更直观：水手号谷长约 3900 公里、最宽约 600 公里、深逾 9 公里，按各自的最大尺寸算，长度约是大峡谷的 9 倍、宽度 20 多倍、深度约 5 倍 。火星上已经确认有现今断层活动的区域并不多，此前主要是 Cerberus Fossae 裂隙带和埃律西昂平原南部，如今加上水手号谷，也说明火星地壳里的应力分布各地差别很大，不是一套全星球统一的模式 。

边界也要说清楚。只有一台台站，震源深度随所用地壳模型在 15—45 公里之间浮动，20—40 公里是常用模型下的结果；震后数天到数周没有记录到余震，下一个编目事件在 36 个火星日之后、震中距约 38 度 。论文讨论的是构造活动，没有涉及找水或未来着陆选址，那是另一个问题 。

还有个细节值得记一笔：InSight 2022 年就已结束任务，这次的结论完全来自存档数据 。机器停了，数据还在值班。研究团队提到，类似的分析思路可以拿去问月球这类看似沉寂的天体，但那是待验证的可能性，不是已经实现的能力 。

转载说明

本文根据以下公开资料整理，原文及配图出处见下方。

• [S1] Giant Canyon on Mars Is Still Tectonically Active Today
• [S2] S0976a | Nature Search Results
• [S3] Active crustal straining and fault reactivation at Valles Marineris
• 配图 1：来源：State of the Planet（图片署名见原文） · 图片出处
• 配图 2：来源：State of the Planet（图片署名见原文） · 图片出处
• 配图 3：来源：State of the Planet（图片署名见原文） · 图片出处
• 配图 4：来源：State of the Planet（图片署名见原文） · 图片出处