博科园:本文为太空探索类

登陆火星短短几个月后,美国宇航局的“洞察”号着陆器得出了一项具有突破性的发现。宇航局宣布“洞察”号可能首次监听到火星地震。这是一项令科学家兴奋的研究成果。一直以来,科学家都无法确定火星是否仍存在地震活动。与地球不同,火星是一个在地质上比较安静的世界。借助“洞察”号的观测发现,科学家能够窥探谜一般的火星内部构造。

“洞察”号火星着陆器艺术概念图美国宇航局“洞察”号的火星内部结构地震实验仪(SEIS)监测到疑似火星地震信号。如果得到证实,这将是科学家首次在地球以外的行星探测到地震。科学家指出发现“火震”几乎确定无疑,因为“洞察”号捕获的波形与真实的地震极为相似。

此次监测到的信号非常微弱,科学家还没有获取足够信息,揭示背后的原因。也许,信号来自于距“洞察”号很远的区域或者地震震级很小,又或者二者兼有。喷气推进实验室的行星地震学家马克·潘宁表示,现在还很难确定信号为何如此微弱。科学家尚无法鉴别地震信号的个体部分。他们对火星的了解不够深入,无法全面了解波形的特征。微弱的信号可能由多种因素导致。

范登堡空军基地,阿特拉斯V型运载火箭矗立在3号发射架上。此时,“洞察”号已装入火箭顶部北卡罗莱纳州立大学行星学家保罗·伯恩表示不管是哪一种情况,这一次的观测发现都意味着我们已进入行星物理学的一个新时代。“太阳系内侧共有5颗多岩星体,我们已经能够探测其中3颗的内部构成,即地球、月球和火星。”此次发现只是一个开始。随着时间的流逝,“洞察”号将监测到更多火震。伯恩说:“用不了多长时间,我们就能进一步了解这颗红色星球以及其它多岩星体的内部构造。”

一直以来,科学家都无法确定火星是否仍存在地震活动。与地球不同,火星是一个在地质上较为安静的世界。它的个头很小,内部热量很久以前就逃逸到太空,驱动地震、火山、造山和洋盆活动的“发动机”早已关闭。火星是否出现过板块构造运动,仍是一个未知数,但当前的火星已没有这种运动。

“洞察”号在埃律西昂平原登陆,距“好奇”号的登陆区不远不过,这并不意味着火星没有地震。板块构造运动要对地球的大部分地质活动负责,但大块岩体仍会在其它因素的作用下发生移动,包括引力影响、长期侵蚀、已有的结构弱点、热量驱动下的膨胀、地表地质收缩以及从冰冷心脏渗出的热量。

“洞察”号是一项空前的探索任务。这颗着陆器是历史上第一个对其它星球的地质活动进行全面勘测的机器人。在它的帮助下,科学家可以测算火星地下温度,确定内部还残留多少热量。SEIS地震仪负责监听火星的“脉搏”。监测火震有助于科学家了解火星当前的地震活跃程度。通过了解火震波在地下岩层的传播方式,“洞察”号项目组能够揭示火星的内部构造。

“洞察”号摘掉照相机的镜头盖,让这个机器人探险家可以拍摄火星的最清晰照片对于“洞察”号的潜在发现,科学家只能描绘一幅模糊的图画。我们之所以对地球内部构造有着深入认知要感谢地震,在这方面,火星可能与地球没有太大出入。虽然火星环绕太阳的方式暗示了它的构成,但确定火星内部构造的唯一有效途径是在这颗红色星球进行地质实验。这也就是为什么“洞察”号任务具有革命性。

SEIS地震仪是一件艺术级科学仪器。它躲在一个牢固的圆顶内,保护它免遭火星风影响。这个地震仪拥有超乎寻常的灵敏度,能够探测到火星表面的震动,甚至能够感受到地表温度波动。与此前任务的地震仪不同,SEIS并不安装在着陆器身上。如果安装在身上,信号将充斥大量噪音,包括风吹动着陆器或者着陆器自身的晃动。

“洞察”号火星内部结构地震实验仪(SEIS)在部署到地面前几个月收集的数据将用于抹除背景噪音,帮助它监测火星地震“洞察”号在火星赤道附近的埃律西昂平原登陆。SEIS地震仪能够探测到最微弱的火震。几乎可以确定的是,火星仍存在地震活动。科学家将继续分析“洞察”号观测数据,寻找火震证据。随着时间的推移,“洞察”号将监听到更多火震。实际上,除了这一次的疑似地震,“洞察”号还监听到疑似火震信号,但它们的波形与地震波不尽相同。

SEIS地震仪由两种类型的探测器构成——法国设计的高频传感器和英国设计的低频传感器。高频传感器项目架构师、巴黎地球物理学院教授菲利普·罗格诺恩表示,这三个疑似信号都是高频传感器捕获的。由于信号极弱,可能由地震以外的活动导致,例如陨石撞击。

“洞察”号的太阳能电池板即使这些信号被证实为“误报”,随着时间的推移,“洞察”号仍有很大可能监听到真正的火震,从而帮助科学家揭示火星的地质秘密。现在,科学家还无法从一次火震中获取火星地质活动的大量信息。疑似的火震也太过微弱,无法在很大程度上揭示火星的内部构造。

然而疑似地震暗示火震与地球上的地震不同。美国宇航局总部行星科学部门负责人罗利·格拉泽在一份新闻稿中指出,此次疑似地震的规模和持续时间与阿波罗任务探测到的月震类似。

“洞察”号部署地震仪,开始监听火星地下的微弱震动宇航局指出月震的大小形态各异,某些由地球的引力拖拽导致;某些由月表温度的频繁变化(导致地表膨胀和收缩)引发;某些可能由远古岩石结构的崩塌所致,例如不稳定的陨坑壁;某些则由陨石撞击导致。这些机制可能也适用于火星。此外,火星还可能存在一些独特机制。

月震可以持续数小时,相比之下,地球的地震只能持续几秒到几分钟。月球是一个由火山物质构成的冻结球,让地震波在传播过程中不会大幅削弱。如果火震与月震非常相似,则暗示火星内部构造无法有效吸收地震能量。一种可能性是,火星地下并不存在大量水,也就无法有效吸收能量。这一点与地球不同。如果将月震比作钟声,地震就是柔和的钢琴曲。在太阳系版的管弦乐队,火震将扮演何种角色,让我们拭目以待。

博科园-科学科普|文:罗宾·安德鲁斯转自:漫步宇宙/qqtaikong博科园-传递宇宙科学之美

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