「洞察號」235天數據:火星地震活動處於中等水平,介於地球和月球之間

2021-01-11 前瞻網
「洞察號」235天數據：火星地震活動處於中等水平，介於地球和月球之間
 Emma Chou • 2020-02-25 15:18:12　來源：前瞻網　E1342G0

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圖片來源：NASA/JPL-Caltech

日前，有關火星地震活動和地面振動的首批報告已經發布。這顆紅色星球的地震活動處於中等水平，介於地球和月球之間。

包括馬裡蘭大學地質學家在內的一個國際團隊公布了「洞察號」任務的初步結果。2018年11月26日，「洞察號」探測器在火星著陸。來自該任務的內部結構地震實驗(SEIS)的數據提供了火星地下和上層地殼——火星的巖石最外層——首次直接地震測量數據。研究結果發表在2020年2月24日的《自然地球科學》雜誌特刊上。

「這是第一次對地球以外的任何行星進行直接地球物理測量，這讓我們首次真正了解了火星的內部結構和地質過程。」該研究的合著者、UMD的地質學助理教授尼古拉斯·施梅爾(Nicholas Schmerr)說。「這些數據幫助我們了解地球是如何運轉的，它的地震活動性有多大，它在哪裡活動。」

在收集了235天的火星地震數據中，有174個地震事件。其中，150個是高頻事件，產生地面震動，類似於阿波羅計劃在月球上記錄的地面震動。它們的波形顯示，地震波在穿過不均勻且斷裂的火星地殼時，會四處反彈。SEIS觀測到的其他24次地震主要是低頻地震。其中三次地震顯示出兩種截然不同的波型，類似於地球上由構造板塊運動引起的地震。

「這些低頻事件真的很令人興奮，因為我們知道如何分析它們，並提取有關地下結構的信息。」該研究的合著者、UMD地質學副教授Vedran Lekic說。「根據不同的波在地殼中傳播的方式，我們可以識別火星內部的地質層，並確定距離和震源的位置。」

研究人員確定了其中三個低頻地震的震源位置和震級，並認為另外10個地震的強度足以在分析後揭示其震源和震級。

「了解這些過程是關於火星本身的更大問題的一部分。」Schmerr說，「它能支持生命嗎?它曾經支持過嗎?生命存在於不平衡的邊緣。想想地球上的區域，比如深海脊的熱泉，那裡的化學物質為生命提供能量，而不是太陽。如果事實證明火星上存在液態巖漿，如果我們能查明這顆行星的地質活動最活躍的地方，這可能會指導未來尋找生命可能性的任務。」

探測生命跡象是早期火星探測器「海盜1號」和「海盜2號」的主要任務。每個都攜帶地震檢波器，但它們直接安裝在著陸器上，沒有提供有用的數據。「海盜1號探」測器沒有正確解鎖，海盜2號探測器只能探測到風衝擊著陸器時發出的噪音，但沒有令人信服的火星信號。

「洞察號」任務專門用於地球物理勘探，因此工程師們努力解決之前的噪音問題。著陸器上的機械臂將SEIS地震儀直接放置在距離著陸器有一定距離的火星地面上，將其與著陸器隔離開來。該儀器也被安置在一個真空室中，並由一個恰當的名字——防風隔熱保護罩。SEIS地震檢波器敏感度非常高，可以分辨極其微弱的地面振動，而火星上的地面振動比地球上最安靜的地方還要安靜500倍。

此外，地震儀還提供了有關火星天氣的重要信息。低壓系統和被稱為「塵卷」的旋轉風和塵柱將地面抬升到，以使地震儀能夠記錄基底中的傾斜情況。穿過地表的強風也創造了一個獨特的地震特徵。與氣象儀器的數據相結合，SEIS數據有助於描繪出「洞察號」著陸器附近地表活動的每日周期圖。

研究人員發現，當冷空氣從南半球的高地滾到著陸器所在的北半球的極樂世界平原時，風從午夜開始颳起，一直刮到清晨。白天，來自太陽的熱量導致對流風的形成。下午晚些時候，當氣壓下降和塵暴活動發生時，風力達到頂峰。到了晚上，風力減弱，著陸器周圍的環境變得安靜。從深夜到午夜，大氣非常安靜，地震檢波器能夠探測到來自火星深處的隆隆聲。

所有的地震都是在夜間的平靜時期探測到的，但地質活動可能會持續一整天。

Lekic說:「這些數據的驚人之處在於，它向我們展示了另一個星球上的一天是什麼樣子：美麗而富有詩意的畫面。」

「洞察號」計劃在2020年之前繼續收集數據。

P.Lognonné等人的研究論文《根據「洞察號」地震數據研究火星淺層彈性和無彈性結構的約束條件》和W.Banerdt等人的《 洞察號」對火星的初步研究結果》已發表。 2020年2月24日發布的《自然地球科學》雜誌特刊的一部分。

原文來源：https://phys.org/news/2020-02-seismic-ars-reveal-geologically-planet.html

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