一項(xiàng)新的研究發(fā)現(xiàn)了對(duì)火星中心的液體核心的耐人尋味的見解，進(jìn)一步了解了這個(gè)星球的形成和演變。這項(xiàng)由布里斯托爾大學(xué)領(lǐng)導(dǎo)并發(fā)表在《美國(guó)國(guó)家科學(xué)院院刊》上的研究，揭示了有史以來第一次探測(cè)到的進(jìn)入火星核心的聲波。從這種被稱為地震波的聲能中進(jìn)行的測(cè)量表明，其液態(tài)核心的密度和體積比以前認(rèn)為的略小，并由鐵和許多其他元素的混合物組成。

(相關(guān)資料圖)

這些發(fā)現(xiàn)更加引人注目，因?yàn)檫@項(xiàng)研究任務(wù)最初只計(jì)劃持續(xù)一個(gè)多火星年（兩個(gè)地球年）。盡管火星風(fēng)暴加速了灰塵的積累并減少了NASA InSight火星登陸器的動(dòng)力，但NASA延長(zhǎng)了它的停留時(shí)間，因此地球物理數(shù)據(jù)，包括火星地震的信號(hào)，繼續(xù)被收集到去年年底。

主要作者、布里斯托爾大學(xué)地球科學(xué)高級(jí)講師杰西卡-歐文博士說："額外的任務(wù)時(shí)間肯定得到了回報(bào)。我們已經(jīng)首次觀察到地震波在火星核心中的傳播。兩個(gè)地震信號(hào)，一個(gè)來自非常遙遠(yuǎn)的火星地震，一個(gè)來自火星遠(yuǎn)方的隕石撞擊，使我們能夠用地震波探測(cè)火星核心。我們實(shí)際上一直在傾聽穿越另一個(gè)星球的心臟的能量，現(xiàn)在我們已經(jīng)聽到了它。"

InSight任務(wù)的地震儀（洞察號(hào)）雖然被幾年的火星塵埃所覆蓋，但還是能夠捕捉到來自火星遠(yuǎn)方的地震事件的記錄。美國(guó)宇航局的InSight火星登陸器使用其安裝在登陸器上的儀器背景相機(jī)（ICC）獲得了登陸器前方區(qū)域的這一圖像。資料來源：NASA/JPL-Caltech

"這些對(duì)火星核心彈性特性的首次測(cè)量有助于我們研究其組成。它不僅僅是一個(gè)鐵球，還含有大量的硫，以及其他元素，包括少量的氫。"

研究小組利用美國(guó)宇航局InSight登陸器的數(shù)據(jù)，這是一個(gè)旨在探測(cè)火星內(nèi)部的機(jī)器人航天器，用來比較穿越火星核心的地震波和穿越火星較淺區(qū)域的地震波，并建立火星內(nèi)部屬性模型。

InSight登陸器于2018年在火星表面部署了一個(gè)寬幅地震儀，可以探測(cè)地震事件，包括火星地震和隕石撞擊。 包括地震學(xué)家、地球動(dòng)力學(xué)家和礦物物理學(xué)家在內(nèi)的多學(xué)科科學(xué)家團(tuán)隊(duì)，利用對(duì)位于地震儀對(duì)面半球的兩個(gè)地震事件的觀察，測(cè)量了通過核心的地震波相對(duì)于留在地幔中的地震波的傳播時(shí)間。

歐文博士說："所謂的"遠(yuǎn)方"事件，指的是那些位于地球?qū)γ娴腎nSight的事件，本質(zhì)上更難探測(cè)，因?yàn)楫?dāng)波穿過地球時(shí)，大量的能量會(huì)損失或轉(zhuǎn)移。我們需要運(yùn)氣和技巧來發(fā)現(xiàn)，然后利用這些事件。在火星運(yùn)行的第一年，我們沒有探測(cè)到任何遠(yuǎn)處的事件。如果任務(wù)在那時(shí)結(jié)束，這項(xiàng)研究就不可能發(fā)生。"

"第976次火星地震是這次任務(wù)中發(fā)現(xiàn)的最遙遠(yuǎn)的事件。第二個(gè)遠(yuǎn)方事件，S1000a--在行動(dòng)的第1000天檢測(cè)到的第一個(gè)事件--特別有用，因?yàn)樗蛔C明是一個(gè)隕石撞擊，我們?cè)谡麄€(gè)星球上都聽到了它的聲音，所以我們知道地震信號(hào)來自哪里。這些事件是在火星地震局（MQS）在數(shù)百天的火星數(shù)據(jù)上磨練了他們的技能之后發(fā)生的；然后需要整個(gè)洞察團(tuán)隊(duì)的大量地震學(xué)專業(yè)知識(shí)，才能從著陸器記錄的復(fù)雜地震圖中找出這些信號(hào)。"

作者利用這些測(cè)量結(jié)果建立了描述核心物理特性的模型，包括其大小和彈性波速。結(jié)果表明，火星的核心比以前的估計(jì)略微密集和小，半徑約為1780-1810公里。這些發(fā)現(xiàn)與火星核心具有相對(duì)較高比例的鐵合金輕元素是一致的，包括豐富的硫和少量的氧、碳和氫。

共同作者、美國(guó)馬里蘭大學(xué)學(xué)院公園分校地質(zhì)學(xué)副教授Ved Lekic說："探測(cè)和了解穿越另一個(gè)星球核心的波是令人難以置信的挑戰(zhàn)，反映了來自多個(gè)國(guó)家的數(shù)百名科學(xué)家和工程師幾十年的努力。我們不僅要利用復(fù)雜的地震分析技術(shù)，而且還要利用InSight團(tuán)隊(duì)的專業(yè)知識(shí)，部署關(guān)于高壓和高溫如何影響金屬合金屬性的知識(shí)。"

歐文博士補(bǔ)充說："新的結(jié)果對(duì)于理解火星的形成和演化與地球的形成和演化有何不同非常重要。關(guān)于紅色星球的形成條件和構(gòu)件的新理論將需要能夠與這項(xiàng)新研究所揭示的核心的物理特性相匹配"。

杰西卡-歐文博士和共同作者、布里斯托爾大學(xué)的地震學(xué)家安娜-霍爾斯頓博士得到了英國(guó)航天局的資助。

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