也許是太陽系最大的謎團的所在地：所謂的火星二分法自從 20 世紀 70 年代被發現以來，它一直困擾著科學家。
火星的南部高地（約佔火星表面的三分之二）比北部低地高出五、六公里。在太陽系的任何其他地方，我們都沒有看到如此大規模的如此巨大、鮮明的對比。
是什麼造成了這種巨大的差異？對於這是否是由外部因素造成的，科學家們存在分歧，例如與月球大小的巨大行星相撞。– 或內部的，例如透過行星熔融內部的熱量流動。
在新的研究中發表於地球物理研究通訊，我們分析了火星地震美國宇航局的「洞察」著陸器探測到了該著陸器，該著陸器位於二分法兩側的邊界附近。研究火星地震振動如何傳播的證據表明，火星二分法的根源在於這顆紅色星球的深處。
火星人的二分法
海拔高度並不是火星二分法兩側的唯一差異。
南部高地佈滿隕石坑，並佈滿冰凍的火山熔岩流。相較之下，北部低地的表面光滑平坦，幾乎沒有明顯的疤痕和其他顯著特徵。
從地球物理和天文學測量中，我們也知道南部高地下方的火星地殼要厚得多。更重要的是，南部的岩石被磁化了（這表明它們可以追溯到火星具有全球磁場的古代），而北部低地的岩石則沒有。
火星二分法是在 20 世紀 70 年代發現的，當時維京探測器的圖像顯示撞擊坑的高度和密度存在差異。
隕石坑的表面密度（單位面積的隕石坑數量）可用於計算地表岩石的年齡－表面越古老，隕石坑越多。因此，南部高地似乎比北部低地更古老。
科學家也相信曾經有火星上有廣闊的液態水海洋，可能與北部低地位於同一地區。
對此有許多爭論，因為陸地被海洋覆蓋時形成的沉積物、地形和某些礦物質的存在或不存在被用作支持和反對的主要證據。
液態水的存在是生命存在的先決條件，因此科學界和航太機構對這個議題的興趣也不難理解。
外太空還是內在力量？
火星二分法的起源是一個長期存在的謎題在行星科學中。火星早期（考慮到表面岩石的年齡）什麼樣的漸進或劇烈的自然過程、現象、宇宙力或災難可以為這個問題提供答案？
出現了兩個主要假設。
首先就是所謂的內源性的假設。這認為，火星地函內部較溫暖物質的上升和較冷物質下沉所產生的傳熱差異導致了其表面可見的二分性。
其次是外源性的假設，根據該假設，二分法的原因來自空間。這意味著單一月球大小的天體或幾個較小的天體會產生災難性的影響，重塑地球表面。
火星地震
在地球上，我們可以使用數百甚至數千個地震儀的資料來三角測量地震的位置。
在火星上，我們只有來自洞察號著陸器上的單一儀器的數據。為了找到火星地震的位置，我們必須依靠測量不同類型的振動（稱為 P 波和 S 波）之間的到達時間差異。
這讓我們可以計算到火星地震的距離。我們也可以透過觀察地面上粒子的運動來確定地震的方向。
一旦我們建立了一個根據 Insight 數據精確定位火星地震的系統，我們就會根據已知事件（例如衛星攝影機發現的流星體撞擊）進行檢查。我們發現我們的方法可靠地指向南部高地 Terra Cimmeria 地區的一組火星地震。
接下來我們研究了 S 波在穿過南部高地的岩石時如何損失能量。我們也對北部低地 Cerberus Fossae 地區早期觀測到的地震進行了類似的計算。
比較這兩者表明，波浪在南部高地失去能量的速度更快。最可能的解釋是，南部高地下方的岩石比北部更熱。
地震告訴我們什麼關於二分法的訊息
二分法兩半之間的溫差支持了這樣一種觀點，即分裂是由火星上的內力引起的，而不是某種外部影響。
其原因的完整解釋相當複雜。為了簡化起見，科學家根據很久以前火星地殼最初的不均勻性，建立了模型來解釋這種二分法是如何形成的。
火星曾經一度像地球一樣擁有移動的構造板塊。這些板塊的運動和它們下面的熔融岩石可能會產生類似二分法的東西——當構造板塊停止移動時，這種二分法就會凍結在適當的地方，從而在地球熔融內部形成科學家所說的“停滯蓋」。
這些事件可能導致了熔岩中的對流模式，這可以解釋我們今天看到的二分法，即南部高地下方的上升流和北部低地下方的下降流。
我們關於二分法溫度差異的火星地震證據與這些模型是一致的。
為了最終回答導致火星二分法的問題，我們需要更多的火星地震數據，以及火星如何形成的詳細模型以及與地球和其他行星的比較。然而，我們的研究揭示了這個難題的一個重要的新部分。
赫爾沃耶·特卡爾西奇，教授，地球物理系主任，Warramunga 陣列主任，澳洲國立大學和Weijia Sun，中國科學院地質與地球物理研究所地球與行星物理重點實驗室地球物理學教授，中國科學院