一項新的研究發(fā)現(xiàn)了對火星中心的液體核心的耐人尋味的見解，進一步了解了這個星球的形成和演變。這項由布里斯托爾大學(xué)領(lǐng)導(dǎo)并發(fā)表在《美國國家科學(xué)院院刊》上的研究，揭示了有史以來第一次探測到的進入火星核心的聲波。從這種被稱為地震波的聲能中進行的測量表明，其液態(tài)核心的密度和體積比以前認為的略小，并由鐵和許多其他元素的混合物組成。

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這些發(fā)現(xiàn)更加引人注目，因為這項研究任務(wù)最初只計劃持續(xù)一個多火星年（兩個地球年）。盡管火星風(fēng)暴加速了灰塵的積累并減少了NASA InSight火星登陸器的動力，但NASA延長了它的停留時間，因此地球物理數(shù)據(jù)，包括火星地震的信號，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)高級講師杰西卡-歐文博士說："額外的任務(wù)時間肯定得到了回報。我們已經(jīng)首次觀察到地震波在火星核心中的傳播。兩個地震信號，一個來自非常遙遠的火星地震，一個來自火星遠方的隕石撞擊，使我們能夠用地震波探測火星核心。我們實際上一直在傾聽穿越另一個星球的心臟的能量，現(xiàn)在我們已經(jīng)聽到了它。"

InSight任務(wù)的地震儀（洞察號）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方的地震事件的記錄。美國宇航局的InSight火星登陸器使用其安裝在登陸器上的儀器背景相機（ICC）獲得了登陸器前方區(qū)域的這一圖像。資料來源：NASA/JPL-Caltech

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

研究小組利用美國宇航局InSight登陸器的數(shù)據(jù)，這是一個旨在探測火星內(nèi)部的機器人航天器，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寬幅地震儀，可以探測地震事件，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)家團隊，利用對位于地震儀對面半球的兩個地震事件的觀察，測量了通過核心的地震波相對于留在地幔中的地震波的傳播時間。

歐文博士說："所謂的"遠方"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，因為當(dāng)波穿過地球時，大量的能量會損失或轉(zhuǎn)移。我們需要運氣和技巧來發(fā)現(xiàn)，然后利用這些事件。在火星運行的第一年，我們沒有探測到任何遠處的事件。如果任務(wù)在那時結(jié)束，這項研究就不可能發(fā)生。"

"第976次火星地震是這次任務(wù)中發(fā)現(xiàn)的最遙遠的事件。第二個遠方事件，S1000a--在行動的第1000天檢測到的第一個事件--特別有用，因為它被證明是一個隕石撞擊，我們在整個星球上都聽到了它的聲音，所以我們知道地震信號來自哪里。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；然后需要整個洞察團隊的大量地震學(xué)專業(yè)知識，才能從著陸器記錄的復(fù)雜地震圖中找出這些信號。"

作者利用這些測量結(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："探測和了解穿越另一個星球核心的波是令人難以置信的挑戰(zhàn)，反映了來自多個國家的數(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團隊的專業(yè)知識，部署關(guān)于高壓和高溫如何影響金屬合金屬性的知識。"

歐文博士補充說："新的結(jié)果對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航天局的資助。

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