文章图片
文章图片
文章图片
文章图片
文章图片
NASA的火星探测器“洞察号（InSight）”从2019年初开始使用地震仪 ， 一个被称为“内部结构地震实验”（SEIS）的仪器 。 该仪器收集了解火星内部构造所需的数据 。 结果 ， 不仅了解了火星核的大小 ， 还了解了火星的地壳和地幔 。
NASA火星探测器“洞察”的测定数据表明 ， 火星内部潜藏着比预想更大的核 。
【火星|火星核有多大？比预想的还要大，内部结构研究陆续浮出水面】2018年登陆火星的洞察号搭载了高灵敏度的地震仪 。 这是人类首次向其他行星发射的地震仪 。 7月22日在学术杂志《科学》上发表了通过分析这些数据 ， 了解火星内部构造的3项研究成果 。
从内部构造可以看到火星的形成
一直以来 ， 人们都在利用在地下传播的地震波来了解地球的内部构造 。 因为在不同构造的交界处 ， 地震波的速度和方向会发生变化 。 用同样的方法对火星进行地震波调查的结果显示 ， 火星内部果然分为好几层 ， 中心有一个直径约3700公里的核 。
继地球和月球之后 ， 火星是人类第三个通过地震数据直接测定核大小的天体 。 地球的核是在1900年代初期测定的 ， 月球是在2011年测定的 。 洞察号不仅测定了火星的核 ， 还测定了地幔和地壳 ， 如果把这些结果全部加在一起 ， 就可以对火星的历史有更详细的了解 。
在过去的45亿年间 ， 火星是如何形成和变化的呢?这个曾经充满液体水、拥有磁场、可能有生命的星球 ， 是如何变成今天这样沙漠广阔的严酷环境的呢?
洞察号地震仪
解开洞察号数据并弄清火星的内部结构是一项艰巨的任务 。 在地球上使用由数万台地震仪组成的网络观测地震波 ， 但火星只有一台洞察号地震仪 。
而且 ， 火星与地球不同 ， 几乎不会发生大地震 。 即使是火星上最大的地震 ， 如果不是站在震中几公里以内 ， 人的身体是不会感觉到的 。 因为洞察号地震仪极其敏感 ， 在地震很少的火星上 ， 即使是在远处发生的极小的摇晃也能感知到 。 此次洞察号携带了更灵敏的地震仪 ， 且有高分辨率火星勘测轨道飞行器影像帮助定位震源 。
尽管如此 ， 由于该地震仪的灵敏度很高 ， 这本身就造成了一些问题 。 虽然 ， 洞察号工作人员为SEIS设计了一个圆顶罩 ， 目的是为了防止它受到风和其他非地震活动引起的振动的环境原因的影响 。 比如风的声音、飞舞的沙尘、因气温的变化而在内部产生的灰尘和破裂声等杂音还是很难完全隔绝 。
火星核的直径
和地球上的地震波一样 ， 火星的地震波也有P波和S波 。 P波可以通过固体、液体、气体 ， 而S波只能通过固体 。 利用这种性质 ， 就可以推测出行星的内部构造 。 在火星内部 ， P波可以通过固体地幔前方的液体核 ， 但S波无法进入核 。 一部分S波在地核和地幔的分界面上反弹 ， 回到地表 。
包括瑞士苏黎世联邦理工大学的行星地震学家西蒙·施泰勒在内的洞察号的研究人员们 ， 正在寻找这种反弹 。 研究小组从2019年7月发生的地震数据中得到启发 ， 调查了是否有地震波分3个阶段到达的地震 。 这是一场P波、S波以及数百秒后反弹回来的微弱S波的地震 。
结果显示 ， 火星发生了6次地震 。 将此与5000种火星地幔的模型进行对照 ， 发现地震波是在地下约1600公里处撞击到什么而反弹回来的 。 这里是固体的地幔和液体的核之间的分界面 。
以这个边界面的深度为基础 ， 洞察号团队推测 ， 火星核的直径为3580 ~ 3740公里 ， 比之前认为的稍微大一些 。 也就是说 ， 火星核的平均密度比想象的要低一些 。 这一推测与过去的研究成果相结合 ， 可以认为液体的核由铁和镍组成 ， 含有总重量的10 ~ 15%的硫 ， 以及少量的氧、氢、碳等轻元素 。
火星磁场的消失
另外 ， 火星的地幔没有地球那样的深度和压力 ， 所以也没有形成下地幔 。 以地球为例 ， 在地下约660公里深处存在着由高温高压岩石构成的下地幔 ， 将核的热量封闭起来 。 火星核容易冷却的原因 ， 也可以说是因为没有这个下地幔 。
推荐阅读
- 地球冷却速度远超预期！或成为第二个火星，人类应该何去何从？
- 人类已经被困在了太阳系：除了光速之外，氧气也是一个限制因素！
- ?科学家研究发现，全球磁场强度损伤了9%，地球将来会变成火星？
- 祝融号与火星快车“握手”，数据经欧洲传回，会被美国获得吗？
- 玉兔二号火了，只因发现了月球“小屋”？国外关注度仅次于李子柒
- 探索太阳系生命的“真相”！
- 小恒星靠近地球致辐射增大？空间天气专家：别信！
- 在火星48小时，你会买什么保证生活质量？
- 火星上的钱德勒摆动现象，你对它又了解多少？
- 美国女子自称穿越到了3812年的火星：只有中国人在那里居住、工作