图片来源：NASA/JPL-Caltech/University of Arizona
一些火山喷发的威力之大，会向空气中释放大量尘埃和有毒气体，阻隔阳光，随后在几十年内改变一个星球的气候。通过研究火星北部阿拉伯地（Arabia Terra）部分地区的地形和矿物组成，科学家最近发现了数千次这样的火山喷发的证据，或称“超级喷发”，这是已知的最猛烈的火山爆发。
这些爆炸将水蒸气、二氧化碳和二氧化硫喷射到空气中，在大约40亿年前到5亿年间，这些爆炸撕裂了火星的表面。此前，科学家们今年7月发表在《地球物理研究快报》杂志上的一篇论文中报告了这一估计。
“每一次喷发都会对气候产生重大影响——释放的气体可能使大气变厚，或者挡住了太阳，使大气变冷。”马里兰州格林伯特市NASA戈达德太空飞行中心的地质学家帕特里克·惠利说，“火星气候模型的建模者将有一些工作要做，试图了解火山的影响。”在喷发出相当于4亿个奥运会规模的熔岩和气体游泳池的表面，并在离喷发地点数千英里的地方散布厚厚的火山灰层后，如此规模的火山坍塌成一个巨大的洞，称为火山喷口。地球上也有火山喷口，直径可达数十英里。阿拉伯地区上的七个火山喷口是该地区可能曾经拥有超级喷发的火山的第一个证据。
科学家曾认为这些盆地是数十亿年前小行星撞击火星表面留下的洼地，但在2013年的一项研究中，科学家首次提出，这些盆地是火山喷口。他们注意到它们不像火山喷口那样是完美的圆形，而且有一些坍塌的迹象。
“我们读了那篇论文，并对后续研究很感兴趣，但我们没有寻找火山本身，而是寻找火山灰，因为你无法隐藏证据。”惠利说。
该团队的分析是在其他科学家的研究成果的基础上进行，这些科学家早先提出阿拉伯地表面的矿物起源于火山。另一个研究小组认为阿拉伯地盆地可能是火山喷口，根据计算，超级火山喷发的火山灰会沉淀在那里：顺风向东移动，火山灰会逐渐远离火山中心，或者远离火山残骸——火山喷口。
接着，该团队使用MRO的紧凑侦察成像光谱仪拍摄的图像来识别火星表面矿物。在火山口附近数百到数千英里处的峡谷和火山口的岩壁中，火山灰可能是由风携带而来，他们发现火山矿物被水转化为粘土，包括蒙脱石、伊莫哥石和阿勒芬。然后，利用MRO摄像机拍摄的图像，该团队绘制了阿拉伯地的三维地形图。通过将矿物数据放在峡谷和火山口的地形图上进行分析，研究人员可以看到，在富含矿物质的沉积物中，火山灰层保存得非常好，而不是被风和水搅乱，火山灰以新鲜喷发时的样子分层。
2013年最初发现破火山口的科学家们还根据每个火山喷口的体积计算出了火山喷发出的物质数量。这些信息让惠利和同事计算出产生他们发现火山灰厚度所需的喷发次数，答案是火山爆发了数千次。
剩下的一个问题是，为什么一个星球上只有一种类型的火山散布在一个地区。在地球上，具有超级喷发能力的火山——最近一次爆发是在76000年前的印尼苏门答腊岛——分散在全球各地，与其他类型的火山一样存在于同一地区。火星上也有许多其他类型的火山，包括太阳系中最大的火山——奥林匹斯山。奥林匹斯山的体积是地球上最大的夏威夷莫纳罗亚火山的100倍，被称为“盾状火山”，它将熔岩从平缓的山坡上倾泻下来。到目前为止，阿拉伯地地区有火星上爆发火山的唯一证据。
超级喷发火山可能集中在地球上的一些地区，但由于板块构造的原因，随着大陆的移动，它们在物理和化学上受到侵蚀，或者在全球各地移动。这种类型的爆炸火山也可能存在于木星的卫星木卫一，或者聚集在金星上。
前瞻经济学人APP资讯组
论文原文：
https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1029/2021GL094109