藝術(shù)家描繪了火星的內(nèi)部以及地震波穿過地核時所經(jīng)過的路徑。Credit: NASA/JPL and 家首Nicholas Schmerr.
（神秘的地球uux.cn）據(jù)馬里蘭大學(xué)：科學(xué)家首次觀察到地震波穿過火星核心，并證實了核心成分的次觀察模型預(yù)測。
一個包括馬里蘭大學(xué)地震學(xué)家在內(nèi)的地震地核國際研究小組使用美國宇航局InSight著陸器獲得的地震數(shù)據(jù)直接測量火星核心的屬性，發(fā)現(xiàn)了一個完全液態(tài)的波穿鐵合金核心，含有高百分比的過火硫和氧。這些發(fā)現(xiàn)發(fā)表在2023年4月24日的科學(xué)《美國國家科學(xué)院院刊》上，揭示了火星如何形成的家首新見解，以及地球和火星之間的次觀察地質(zhì)差異，這些差異最終可能在維持行星可居住性方面發(fā)揮作用。地震地核
論文第二作者、波穿UMD大學(xué)地質(zhì)學(xué)副教授維德蘭·列基奇說:“1906年，過火科學(xué)家通過觀察地震產(chǎn)生的科學(xué)地震波在穿過地核時如何受到影響，首次發(fā)現(xiàn)了地核。家首”“一百多年后，次觀察我們將地震波知識應(yīng)用于火星。憑借洞察力，我們終于發(fā)現(xiàn)了火星的中心是什么，以及是什么讓火星與地球如此相似卻又如此不同。”
為了確定這些差異，該團(tuán)隊跟蹤了火星上兩次遠(yuǎn)距離地震事件的進(jìn)展，一次是由火星地震引起的，另一次是由大撞擊引起的，并檢測了穿過行星核心的波。通過比較這些波穿過火星所需的時間與留在地幔中的時間，并將這一信息與其他地震和地球物理測量相結(jié)合，該團(tuán)隊估計了波穿過的物質(zhì)的密度和可壓縮性。研究人員的結(jié)果表明，火星最有可能有一個完全液態(tài)的內(nèi)核，不像地球的液態(tài)內(nèi)核和固態(tài)內(nèi)核的組合。

盡管InSight任務(wù)的地震儀被幾年的火星塵埃覆蓋，但它能夠從地球的遠(yuǎn)端捕捉地震事件的記錄。美國宇航局的InSight火星著陸器使用其安裝在著陸器上的儀器背景相機(jī)(ICC)獲得了著陸器前方區(qū)域的這張圖像。Credit: NASA/JPL-Caltech
此外，該團(tuán)隊還推斷出了核心化學(xué)成分的細(xì)節(jié)，例如火星最內(nèi)層存在驚人的大量輕元素(低原子序數(shù)元素)，即硫和氧。研究小組的發(fā)現(xiàn)表明，五分之一的核心重量是由這些元素構(gòu)成的。這一高百分比與地核中相對較低的輕元素重量比例截然不同，表明火星地核的密度遠(yuǎn)低于地核，可壓縮性更高，這一差異表明了兩顆行星的不同形成條件。
“你可以這樣想；行星核心的性質(zhì)可以作為行星如何形成以及如何隨時間動態(tài)演化的總結(jié)。論文的另一位合著者，UMD大學(xué)地質(zhì)學(xué)副教授Nicholas Schmerr解釋說:“形成和演化過程的最終結(jié)果可能是產(chǎn)生或缺乏維持生命的條件。“地球核心的獨(dú)特性使其能夠產(chǎn)生磁場，保護(hù)我們免受太陽風(fēng)的影響，使我們能夠保持水分。火星的核心不產(chǎn)生這種保護(hù)盾，因此火星的表面條件對生命不利。"
雖然火星目前沒有磁場，但科學(xué)家們猜測，由于火星地殼中殘留的磁性痕跡，曾經(jīng)有一個類似于地球核心產(chǎn)生的磁場的磁屏蔽。列基奇和施默爾指出，這可能意味著火星逐漸演變到目前的狀況，從一個可能適合居住的星球變成了一個令人難以置信的惡劣環(huán)境。根據(jù)研究人員的說法，內(nèi)陸的條件在這一演變中起著關(guān)鍵作用，暴力沖擊也可能起作用。
“在某些方面，這就像一個謎，”列基奇說。“例如，在火星的核心有少量氫的痕跡。這意味著一定有特定的條件允許氫存在，我們必須了解這些條件才能理解火星是如何演變成今天的星球的。"
該團(tuán)隊的發(fā)現(xiàn)最終證實了當(dāng)前旨在揭示隱藏在行星表面下的地層的建模估計的準(zhǔn)確性。對于像列基奇和施默爾這樣的地球物理學(xué)家來說，這樣的研究也為未來以地球物理學(xué)為導(dǎo)向的對其他天體的探險鋪平了道路，包括金星和水星這樣的行星。
“這是一項巨大的努力，涉及在地球上磨練過的最先進(jìn)的地震學(xué)技術(shù)，結(jié)合礦物物理學(xué)家的新成果和模擬行星內(nèi)部如何隨時間變化的團(tuán)隊成員的見解，”布里斯托爾大學(xué)高級講師、該研究的第一作者杰西卡·歐文指出。“但這項工作得到了回報，我們現(xiàn)在對火星核心內(nèi)部發(fā)生的事情有了更多的了解。”
“即使洞察號任務(wù)在四年的地震監(jiān)測后于2022年12月結(jié)束，我們?nèi)栽诜治鍪占臄?shù)據(jù)，”列基奇說。“在未來的幾年里，洞察號將繼續(xù)影響我們對火星和其他行星的形成和演化的理解。”
相關(guān)：首次探測到穿過火星地核的地震波
（神秘的地球uux.cn）據(jù)臺北市立天文科學(xué)教育館網(wǎng)站（編譯 吳典諺）：科學(xué)家首次觀察到地震波穿過火星的地核，并證實了對火星地核組成模型的預(yù)測。
包括馬里蘭大學(xué)地震學(xué)家在內(nèi)的一個國際研究小組，利用美國航天總署（NASA）洞察號火星探測器（InSight Mars Lander）獲得的地震數(shù)據(jù)，得出火星地核的性質(zhì)，發(fā)現(xiàn)了一個完全液態(tài)的鐵合金核心，其中含有大量的硫和氧。這些發(fā)現(xiàn)已發(fā)表在《美國國家科學(xué)院學(xué)報》（PNAS）上，揭示了火星如何形成以及地球和火星之間地質(zhì)差異的新見解，這些差異也可提供維持行星可居住性的線索。
該論文的第二作者、馬里蘭大學(xué)地質(zhì)學(xué)副教授瓦登.萊基奇（Vedran Lekic）提到，有了洞察號，我們終于發(fā)現(xiàn)火星的中心是什么，是什么讓火星與地球如此相似卻又如此不同。
為了解其中差異，研究小組追蹤了火星上的兩次地震事件，一次是由地震引起，另一次是由大型撞擊引起，并探測到了穿過火星地核的地震波。藉由比較地震波在火星內(nèi)部傳播的走時差異，并與其他地震和地球物理測量結(jié)果相結(jié)合，結(jié)果顯示，火星很可能有一個完全液態(tài)的地核，不像地球是液態(tài)外核和固態(tài)內(nèi)核的組成。
此外，還推論了火星地核化學(xué)成分的細(xì)節(jié)，比如火星最內(nèi)層存在大量的輕元素（原子序數(shù)低的元素），即硫和氧，并占地核質(zhì)量的20%。這一高百分比與地球地核中相對較小的輕元素占比大相逕庭，意即火星地核的密度遠(yuǎn)低于地球地核，更易于壓縮，此差異表明兩顆行星的形成條件不同。
雖然火星目前沒有磁場，由于火星地殼中殘留的磁性痕跡，科學(xué)家認(rèn)為火星曾經(jīng)有一個類似于地球的磁場。意味著火星是逐漸演變到目前的狀況，從一個潛在的適居環(huán)境轉(zhuǎn)變?yōu)橐粋€令人難以置信的惡劣環(huán)境。根據(jù)研究人員的說法，內(nèi)部條件在這種演變中起關(guān)鍵作用，或是巨大撞擊也可能造成影響。
萊基奇提到，即使洞察號任務(wù)在經(jīng)過四年的地震監(jiān)測后于2022年12月結(jié)束，我們?nèi)栽诜治鏊占臄?shù)據(jù)，洞察號將繼續(xù)影響我們對火星和其他行星形成和演變的理解。

最新評論