美國大眾科學網站7月23日報道，美國國家航空航天局（NASA）的“洞察”號登陸器2018年首次登陸火星，攜帶了一系列儀器以幫助地球上的科學家對火星進行全面的體檢。“洞察”號的一個主要傳感器是自上世紀70年代“海盜”號登陸器以來測量這顆紅色星球脈搏的第一個測震儀。在大約花了一年時間後，這個探測器在2019年初開始搜尋所謂的“火星震”。現在，基於“洞察”號測震數據的三項不同研究——均發表在《科學》周刊上——讓我們對這個行星鄰居內部有了前所未有的了解。
利用大約10次火星震的測量結果以及通過火星隕石獲得的火星巖石知識和其他火星數據，研究小組得以獲取了有關這顆紅色行星的結構和演化的新知識。一項研究的重點是確定火星殼的大小和特點，一項研究關註火星幔（或中間層），一項則關註火星的內核。
火星震只有3級或4級，這樣的震級如果發生在地球上，幾乎不會被感覺到，蘇黎世聯邦理工大學地球物理學研究所的地球物理學家、上述火星幔研究的主要作者阿米爾·汗說。
“這些發現簡直太神奇了。”澳大利亞柯廷大學和行星科學研究所的天體地質學家格蕾琴·貝內迪克斯說。本人未參與這些研究的她說，盡管三個團隊分別開展研究，但他們繪制出了類似的火星圖景，這是一個好跡象。貝內迪克斯曾對火星隕石進行了研究，並利用機器學習能力來研究行星表面的演化。
一個令人意外的發現是，火星有一個大得驚人的內核；其半徑是科學家此前估計的上限。實際上，這顆行星的液態金屬核從距離火星表面下方大約1500公裏處開始，剛好是火星半徑的一半。相比科學家在任務伊始時的設想，火星的鐵鎳核心更大，但密度也更小。
另一項研究則對火星巖石圈的厚度（包括火星殼和火星幔外層較冷部分的火星外部較涼爽易碎的部分）有了一定了解。報告作者們現在認為，這一部分的厚度大約有400至600公裏。相比之下，盡管地球要大得多（地球的直徑是火星的兩倍），但地球巖石圈的厚度從頭到底僅有100公裏左右。
我們可以通過震波了解一個行星內部的特點和邊界。“洞察”號測震儀能探測到源自火星震並從鐵鎳核反射的橫波，從而讓我們對火星核的大小作出估計。反射波的強度表明，火星內核處於液體狀態，橫波無法從中傳播。
研究人員利用“洞察”號測震儀的數據發現了這一點，該測震儀主要可捕捉地震產生的兩種不同類型的波。第一是P波（也就是縱波），其出現時間最早、傳播速度最快；第二是S波（一般指橫波），其傳播速度較慢，但會造成我們所認為的地震的真正破壞。
P波像彈簧玩具一樣行進——朝它們傳播的方向擠壓並拉伸地面——而S波像海浪一樣垂直於傳播方向行進。
但是，這些波在不同地形下的行進方式並不完全相同，隸屬於美國行星科學研究所的巖石學家布賴恩·巴爾塔說。沒有參與該研究的巴爾塔過去十年中將研究火星隕石作為了解火星的一種方式。
巴爾塔說，當你的測震儀器足夠靈敏時，你就能分辨直接襲向你的S波與先從另一個物體甚至另兩個物體“反彈”的S波之間的區別。這有助於構建一幅地下圖景。
波穿過溫度更高的地下區域時會放慢速度，這可以讓研究人員了解火星之下是否存在大量放射性物質。
“我們的研究結果表明，火星殼中所含的生熱放射性元素的濃度是（研究人員此前通過衛星數據所確定的）13到20倍。”汗說。
一顆巖石行星內部的熱量有不同的來源。一些熱量是行星形成時留下的，但相當大一部分是由內部放射性同位素慢慢衰減產生的，巴爾塔說。
火星震產生的區域似乎是科柏洛斯槽溝，那裏是火星表面裂縫聚集的地方，今年5月研究人員發現那裏有地質時間較近的火山活動的可能跡象。巴爾塔說，這兩個事實都告訴我們，“科柏洛斯槽溝可能是火星上最近的一些活動的一個地點，而且兩種測量結果都與這個觀點相符”。
與此同時，數據還在繼續傳回地球，為我們提供更多關於火星內部構造的線索。“每天都能探測到新的火星震。”汗說。
來源：參考消息