本
文
摘
要
原创： 吕昊 石头科普工作室 2019.10.12
国庆期间，电影《攀登者》可是占了相当的热度，不知道各位是否去了电影院捧场，又是否为电影中的震撼的效果以及情怀所打动呢？而这部电影里故事的发生地，正是我们所熟悉的珠穆朗玛峰！
珠峰凭借着它8844m的海拔，当之无愧于地球之巅，成为无数攀登爱好者的终极目标！但我们不妨把视线放远一点，去看看太阳系中最高的那些山峰！首先，咱们先来看看太阳系里最高的山都是哪些~
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（数据来自百度）看了上边的这张图，恐怕大家的第一反应就是——原来珠峰在太阳系中这么小巧可爱呀！怎么连火星最高峰奥林匹斯山的一半还差得远呢？
再细细看看的话，估计各位会突然发现——
欸！这前十的排名表，怎么给火星占去了整整一半呀！咱们知道，比起我们地球，火星这个小兄弟，可是“娇小”得多，他的腰围只有地球的一半，体积只有地球的15%，而重量就仅有地球老大哥的一成了。很难想象这么个小个子，却有着这么多难以想象的高山。不免就要想，到底是什么导致了这一结果呢？
喜马拉雅山与奥林匹斯山的对比不知道各位是怎么想的，笔者的第一想法，就是两个星球的极限高度不同。火星的山普遍这么高，肯定是人家的上限高呀~~
那么说起这个极限高度，顾名思义，就是某个星球上山体所能达到的最高高度。
目前来说，对于山体的极限高度的估计有两种被普遍接受的理论：
一是韦斯利夫的底层岩石力能极限理论。这种理论认为：那些山这么高这么重，那么处于底层的岩石，它压力肯定是很大的呀！人家的承受能力也是有极限的！超过了一定限制，结构可不就被破坏了，于是便开始变形、融化，这个山体也就达到了增高的极限。
另一种是我国牛文元的岩石风化补给平衡理论。
这种理论认为：山呀，你这么高这么大，可不就得被风可劲儿的吹，吹着吹着，那些在山上待了千百万年的寂寞岩石，一点点都随风满世界遨游去了。如果下层不能及时的补给来足够的岩石，那么这山便注定不能再升高。
那么这两个理论，它们能解释火星和地球的极限高度，谁更大谁更小吗？
当然可以啦！
按照第一个理论，一个行星的极限高度显然与这个星球的岩石稳定性以及重力加速度有关。星体山体下的岩石越稳定、其重力加速度越小，它所称承受的上层质量越多！而要论岩石结构稳定性，实际上，火星与地球的山体底层岩石差异并不很大，难以比较。但是重力加速度的差异却是相当明显的！咱们的小老弟的重力加速度可只有地球的38%！这也就意味着底层的岩石可以承受更大质量的山体！于是火星的极限高度便是妥妥的大于地球的极限高度了！
地球与火星的对比而咱们再看第二个理论，其关键因素便是风化作用的大小！而地球和火星一个重要的差别就也就是，火星没有大气圈！因此为什么火星表面的空气密度远远小于地球，大约只有地球的1%。因此虽然火星表面的风速时常动辄达到200km/h（地球摧毁力极大的12级飓风也才133km/h），但是其能量却远远小于地球，风速要超过150km/h时才能吹动尘土。因此火星的风化作用要远远小于地球！这也就能支持我们火星的极限高度要高于地球的猜测！
不过，这也还不是最终答案。
按照上面两位科学家的计算，地球的极限高度大概是2w米以上，而行星的极限高度大约是与其重力加速度成反比例关系，也就是说火星的极限高度大约是地球的三倍！
反观珠穆朗玛峰以及奥林匹斯山的高度，才发现，人家的身高可离极限高度还早着呢！所以说这个猜想确实提供了我们一些思路，但不足以回答我们的问题。那么咱们接下来只能寻求一些其他的线索啦！
欸！不如我们回过头来，看看这些山是怎么形成的，或许可以找出一些端倪！
这是个不错的提议哦！
回过头去看我们开头提到的那个排名表，你会发现：火星上的高山都是火山！
这是为什么呢？
其实原因非常简单——火星不存在所谓的板块，也就没有像地球这般的板块构造运动！但是火星并未因此而显得圆润平滑，相反，凭借着活跃的火山运动，火星的“山河”也丝毫不逊色于地球！其表面充斥着大量由玄武岩构成的盾形火山，以及火山灰锥、熔岩流、熔岩管和小盾形火山。可以说，火星就是一个火山的世界！而其中，盾形火山又占据着重要的一席！
火星地形图一览那么，什么是盾形火山呢？
顾名思义，盾形火山是像盾牌一样的火山！盾形火山是由流动性比较大的基性熔岩流出地表后堆积而成，一般是盾状高地样的形态，表面平缓，坡度一般不超过10°，相对高度小，堆积物厚度不大。顶部一般有火山口，主要由玄武岩和英安岩构成。火星的最高山——奥林匹斯山便是典型的盾形火山，其外围坡度约为5°，近山顶处仅有1~2.5°，而北部的阿尔巴火山，平均坡度仅有0.5°。因此似乎虽然奥林匹斯山是珠峰的近三倍这么高，但是不见得比珠峰更难攀登！
盾形火山由于盾形火山是由火山活动喷发的物质堆积而成，山体较为平缓、宽广，这也就意味着所形成的山有着更加坚实的基底，也许这就是为什么火星山那么高的原因？我们似乎已经瞥见了答案的一角！
不过我们还要解决一个问题，在地球上，也不乏因火山运动而形成的高山，例如冒纳凯火山（它也是地球上绝对高度最高的山）。冒纳凯火山是夏威夷群岛五座火山之一，是其中最高的一座。这五座火山与奥林匹斯山的形成恰巧有异曲同工之妙，他们亦同属于盾状火山！但即使冒纳凯火山问鼎了地球之最，但与奥林匹斯山依旧是差了一大截，这到底是为什么呢？
其实答案已经在上文提到过，不知各位有没有发现了呢？我知道！因为火星没有板块运动！
我们知道，在地球上，火山的形成与地幔柱的分布以及板块运动密不可分，众多火山带简单来说可以看作是固定不动的地幔柱在板块表面的热点迁移的轨迹。也就是说，只要板块不停止运动，热点的位置也会不断改变，火山口的位置也就迁移不断。
热幔柱示意图而火星由于没有板块运动，火山活动的位置相对固定，能够不断地积聚火山活动流出的物质，形成超大型的火山！例如在奥林匹斯山上，我们至少可以找到六个嵌入式的火山口，这也就意味着该火山至少发生了六次大规模的火山喷发事件！多次的火山活动提供了充足的岩石，也就使得火星的高山有机会长得更高！实际上，这些不断积累的物质使得火星山体不仅越来越高，也越来越宽广，例如奥林匹斯山的直径就达到了600km以上！这几乎相当于法国的东西跨度！
奥林匹斯山当然，我们之前对于极限高度的讨论，完全可以叠加起来，用以充实我们的猜测：火星上较小的重力使得连续不断的火山活动产物更加容易堆积、停留在原有的山体之上。而相对较弱的风化作用使得山体的损耗变得缓慢，很难跟上物质补充堆积的速度，这也就使得山体的持续增高变为可能。这些因素共同造就了火星上这些叹为观止的巍峨高山！那么到此为止，我们就可以利用这些简单的原理来回答我们开头提出来的问题了——小小火星，为何有着如此多比地球还要壮阔的高山！
那么就让我们通过一些火星的美景，来结束这篇文章！不知各位看了之后，会不会对火星，更加向往呢？火星美景
火星北极极冠奥林匹斯山END
参考资料及图片来源：
杨捷, 肖龙, 黄俊等. 基于THEMIS图像分析的火星Icaria Fossae地区古老火山地貌特征与形成时间[J]. 地质科技情报, 2010, (4)
王世杰团队, 唐红. 走，去看看火星的壮丽山川 [J]. 大众科学, 2018, (8):50-51.
部分材料、图片来源网络撰稿：吕昊
美编/插画绘制：江陵石头科普工作室出品
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