True polar wander of Mars during the Late Amazonian revealed by polar ice caps
通过分析轨道雷达数据和火星极冠的地层结构，研究人员发现了涉及约 807 公里位移的晚亚马逊纪真极移事件证据，这证实了活跃火星内部的存在，并为理解该行星耦合的极地与气候演化提供了一个新的框架。
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几十年来，关于火星的主流叙事一直是一个逐渐变老并变得沉寂的星球。虽然其早期历史以咆哮的火山、流动的流水和磁场为特征，但传统观点认为，这颗红色星球最终冷却、冻结，并变得地质活动停滞。在这种叙事中，南北极巨大的冰盖被视为被动的档案库，仅仅记录了一个内心深处已不再有跳动心脏的世界的气候历史。科学家们长期以来一直在思考，在被称为“晚亚马逊纪”的这一近期且沉寂的时代，火星的固体外壳相对于其自转轴是否发生了任何显著的运动。这种被称为“真极移”（true polar wander）的位移，将是内部活动的有力证据，证明该行星的内部仍在发生位移并重新分配质量。在缺乏这种运动证据的情况下，火星是一个沉睡、僵硬岩石的观点一直未受到挑战。
现在，一组研究人员通过阅读火星冰盖隐藏的层理，颠覆了这一静止的假设。利用绕行该行星的雷达仪器，他们窥视了极地冰层表面的下方，发现了一次发生在相对较近的地质时期的巨大重定向记录。他们的工作表明，火星并未仅仅静止不动；相反，整个行星的外壳旋转了大约六到七度，并将冰盖也随之拖动。这一发现意味着火星内部仍然活跃，受深层力量驱动，这些力量足以移动行星的表面，并改写了火星冰盖形成与演化的故事。
研究人员将调查重点放在了冰盖的内部结构上，这些冰盖不仅仅是积雪堆，而是由数百万年累积而成的复杂分层结构。通过分析来自“火星勘测轨道飞行器”的数千次雷达探测数据，他们绘制了地下深处不同冰层的边界。他们寻找的是一种特定的模式：一个存在于行星移动之前的“化石”景观。如果行星的外壳发生了旋转，旧的表面特征就会被带到新的位置，从而在当前的地理特征与埋藏在下方的古老层理之间留下不匹配。
他们发现了一种无法仅用气候来解释的显著对称性。雷达数据显示，北极冰盖和南极冰盖的内部层理互为镜像，但它们之间偏移了近180度。想象一下两个完全相同的景观，一个位于世界的顶端，一个位于底端，但它们发生了错位——北方的山丘正好对应南方的山谷，反之亦然。这种对跖对称（antipodal alignment）现象——即地球相对两端的特征在数学上精确匹配——正是如果整个行星的固体外壳绕其轴线旋转时所预期的结果。研究人员追踪了这些埋藏的层理，发现南北极古冰面的地形几乎是完美的相反，两者之间的距离约为807公里。这种几何上的锁定过于精确，以至于排除了局部风力或气候循环在两极独立创造出这些特征的可能性。
为了证实这种运动，团队还观察了刻划北极冰盖表面的螺旋纹路。这些纹路是由绕极旋转的风形成的，其形状受旋转轴位置的制约。研究人员发现，冰盖较古老、埋藏部分的纹路与现代表面的纹路方向并不一致。相反，古老的纹路指向一个不同的极点位置，这个位置与今天的极点不同。通过拟合这些螺旋图案的形状，他们重建了极点移动的路径。这条路径展示了一个清晰的旅程：从一个古老的位置开始，漂移到了当前的位置，在一段时间内移动了约807公里的距离。
运动的速度提供了关于火星内部物理性质的关键线索。研究人员计算出，极点的移动速度高达每年2.7厘米。这个速度对于人类观察者来说足够缓慢，以至于难以察觉，但对于要求行星并非完全僵硬的性质来说又足够快。如果火星的地幔像混凝土块一样坚硬，它将无法流动或调整得足够快，从而实现这种位移。计算出的速度表明，火星深处的地幔具有粘性（或称抗流性），使其能够变形并响应内部力量。这一发现指向了一个依然具备运动能力的深层地幔，这很可能是由上升自深层内部的热岩柱（类似于怀疑存在于埃律西昂火山区下方的热柱）所驱动的。
这一发现挑战了长期以来认为火星在数十亿年间一直处于地质惰性的观点。证据表明，该行星仍经历着显著的内部变化，质量在深层表面之下发生转移，并导致整个外壳发生重定向。这种发生在晚亚马逊纪时期的运动，重塑了极地地区，并在冰盖上留下了永久的印记。古老的冰层如今深埋于地下，作为行星漂移的冰冻记录，保存了位移前世界的形态。这项研究还有助于解释现代冰盖那奇特的、偏移的形状，这些冰盖不再位于当前的极点中心，而是曾经极点位置不同的遗迹。
这一发现的影响不仅限于极点的移动。它表明火星内部比此前认为的更加动态，活跃的过程可以在数百万年间影响行星的表面和气候。极点的移动会改变行星的光照分布和风向，从而可能驱动构建冰盖的复杂气候循环。通过理解这种位移，科学家可以更好地解读火星的地质历史，并完善他们关于行星如何演化的模型。这项工作还提供了一种观察该行星内部的新方式，即利用冰盖的表面特征作为一扇窗口，窥视持续塑造这颗红色星球的深层、隐藏的过程。
最终，火星的故事不是关于一个冰冻、静态的世界，而是一个依然在内部运动中保持活跃的星球。冰盖曾被认为是简单的气候记录，现在却被揭示为复杂的行星运动档案。这种晚亚马逊纪的极移发现为理解火星地质学提供了新的框架，表明该行星的内部仍有能力驱动大规模的变化。它提醒我们，即使是在太阳系中寒冷、寂静的角落，地质力量仍在运作，缓慢地转动着世界并重写着它的历史。
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