在火星上呆了一年之後,洞察號到底發現了什麼?

2020-12-03 遨遊世界科學

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2018年5月,美國宇航局NASA的「洞察號」發射,並於2018年11月26日登陸火星。它的全稱是利用地震調查、大地測量和熱傳輸進行的內部勘探。它的任務是通過測量熱流、地震活動和太陽引力作用下火星北極的擺動來研究火星的內部深處。

距離現在,洞察號已經在火星定居超過一年時間,那麼洞察號到底發現了什麼?近日,NASA洞察號小組公布了洞察號這一年來的探測成果,並且在這一年中,洞察號逐漸揭開了火星的一個秘密!

我們知道NASA的海盜號著陸器是第一個研究火星地震學的探測器。兩個著陸器都攜帶了地震檢波器到表面,但它們沒有洞察號的那麼精密。海盜號可以放置在地球表面的獨立地震檢波器體積太大,需要太多的電力,而且佔用太多的帶寬。所以它的地震儀被安裝在著陸器上,受到風和著陸器自身活動的影響。

不過由於海盜1號的地震檢波器從未正確部署過,也沒有產生可用的數據。而海盜2號的地震檢波器得到了正確的部署,並產生了大量的數據,但沒有發現決定性的地震,因為火星上的風使探測變得非常困難。而現在「洞察號」讓我們第一次真正了解火星地震學。

洞察號著陸器攜帶了三個主要的科學儀器:

SEIS是一種內部結構的地震實驗,用來測量地震和其他內部活動。

熱流和物理性能包(HP3),其中衡量的熱量轉移,從行星的內部到其表面。

上升:旋轉和內部結構實驗,測量行星的擺動,從而揭示火星核心和地幔的大小和密度。

洞察號還攜帶雷射反光板、天氣監測設備、儀器部署臂和照相機。

洞察號一直在努力讓HP3儀器(也被稱為「鼴鼠號」)進入火星地下位置進行測量,並記錄了火星的地震活動,火星地震是洞察號發現的一個秘密,許多人認為火星地震相當普遍,怎麼能算是秘密,然而火星的地震活動和地球並不相同,「洞察號」已經測量了超過450個地震信號,遠遠超過預期,儘管在任務的頭10個月裡只檢測到174個,並在這些結果中進行了分析。結果與地球上的地震相比,火星地震相對較弱。在地球上,地震是由構造板塊相互擠壓造成的。火星沒有構造板塊,所以它的地震還有另一個原因,火星內部正在降溫,同時也在收縮。當它收縮時,表面會斷裂,導致地震。

在洞察號記錄的數據中有兩大類地震,其中有150次是通過地殼傳播的淺層、相對較弱的地震。其中24個更強大,也更深。它們起源於地球地殼的不同位置。不過,它們都比地震弱。洞察號探測到的最強烈的地震在芮氏3至4級之間。地震至少要5.5級才能破壞建築物。

數據還顯示,雖然在收集數據期間,較弱地震的頻率保持不變,但較強地震的頻率逐漸增加了。研究人員對此一頭霧水,他們猜測可能與季節軌道和/或熱效應有關。

這是在火星上探測到的兩種地震波的示意圖。較弱的高頻事件主要局限於地殼,而較強的低頻事件則在地幔中傳播。

在計劃這次任務時,有人擔心SEIS會測量到隕石撞擊,這樣會導致數據複雜化。但是根據洞察小組的說法,所有由SEIS探測到的地震活動都來自火星內部。而洞察號探測到的最強烈的地震大約是4級。它沒有足夠的能量穿透地殼,深入地幔和地核。換句話說,隕石所產生的撞擊強度遠遠不是這些洞察號所測量到的級別。

不過自從海盜號探測器第一次嘗試以來的44年裡,洞察號的數據再次表明,火星的地震相當活躍。未來洞察號將提供更多的數據,特別是如果HP3儀器能夠成功部署的話。這項任務將再持續一年左右,到那時,RISE儀器將有兩年的數據。所有這些數據,連同HP3和地震檢波器,將描繪出一幅更清晰的火星內部圖像。

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