洞察號「吃瓜」,驚覺火星尚未「死透」!

2018年， NASA往火星上發射了一個探測器，能全面進行地震勘測、地形測繪與地熱傳導分析（Interior exploration using Seismic Investigations, Geodesy and Heat Transport）。它的上述功能可以被巧妙地拼讀為「InSight」，因此被人們形象地稱為洞察號。

洞察號任務徽章 | NASA/JPL-Caltech

時間一晃兩年多，這個在命名上頗下了一番功夫的小東西一直在火星上搞它的「洞察」，為人類積累了豐富的第一手觀測記錄。

當這些觀測數據以及相應的分析結果在國際頂級期刊《自然 地球科學》2020年第2期上專刊發表時，人們第一次發現，火星或許曾擁有一顆極為活躍的地核，它的上空似曾飄揚著天鵝絨般流淌的極光；人們同時發現，今日的火星仍然有著頻繁激發的構造活動，看似沉寂的地殼內部，依然響徹著一個活躍地質時代的嫋嫋餘音；當這些地殼的振動穿越巖石裂隙進入洞察號的「耳朵」時，又讓洞察號看清了火星表層的地質結構，看到在那似乎涼透的星殼下部，可能依然殘留著餘溫未降的巖漿活動。

所有這些特徵，沒有讓我們的紅色鄰居變得更加奇異疏離，相反，讓它看上去和地球更像了。以至於人們不得不思忖這樣的可能性：火星的史前，是否和成功孕育了生命的地球一樣，曾洋溢著充滿活力的色彩呢？

藝術家繪製的在紅色荒原上執行任務的洞察號，巖層切面的結構根據最新發回的數據分析而繪製 | IPGP/Nicolas Sarter

火星「吃瓜」大戲

雖說現在離夏天還早，可只要回想上一個夏天你購買西瓜的經歷，洞察號的技術手段也就不那麼難理解了。

為了買到最可口的西瓜，第一眼你會觀察瓜皮的顏色和質地，然後你抱起它，敲一敲、聽一聽，通過回聲了解它內部的結構——是生還是熟、是脆瓤還是沙瓤？

如果此時仍然不敢肯定，一般我們會喊賣瓜師傅幫著切個三角口子，親自常常瓜瓤的品質。至此，這個瓜能不能吃、吃起來味道怎麼樣，也就心知肚明了。

NASA花了近10年時間，斥資8億多美元，無非也就是想做個一模一樣的事。

火星就是宇宙中的那個「大瓜」。儘管觀察它的表面並不是什麼難事，業餘行星攝影愛好者甚至可以坐在自家後院，用安裝了行星攝像頭的天文望遠鏡拍攝火星表面的土壤顏色特徵、白色極冠的比例等，毋庸說NASA直接發射到火星軌道上的那些攜帶著高精度成像儀的遙感探測器了。

雖然通過遙感方法獲得了極為清晰的圖像，可只看到一顆星球的表皮無疑是隔靴搔癢。只有親自到火星表面，也像買瓜那樣敲一敲、聽一聽，最好能直接接觸內部結構，才可知道它的地殼下邊到底有些什麼門道。

洞察號就帶了這麼一個機械「耳朵」——內部結構地震實驗儀（SEIS），專門收聽火星的瓜瓤波，哦不對，是地震波。這是一種機械波，在不同物質成分裡波速不同，遇到不同物質之間的天然界面會發生反射和折射。通過接收地震波數據，洞察號就可以知道火星內部的物質成分和結構了。

洞察號Logo的設計形象，其實就是從地表某處傳向內部的地震波正在映射星體內部的結構 | NASA

關鍵是誰來敲。洞察號自己那小身板自然別指望了。人們把希望寄托在了天然地震上。

一般認為，火星地震在兩種情形下可以出現：一種是外來小行星撞擊——當然，這需要碰運氣，因為沒有誰能遙控一顆小行星撞誰不撞誰，這事兒只能隨緣；另一種情形，就是靠火星自己內部發震了。

可火星能震麼？這本身就是一個很關鍵的科學命題——如果火星發震，就能說明它依然維持著內部的地質活動。洞察號的To do list上，可以直接添加一個對勾了。

而更直接的——就是需要那把切開西瓜皮的刀了。洞察號配備的是熱傳感物理特性箱（HP3），能夠自行在火星地表打一個5米深的洞，部署探頭直接測量地殼的溫度，了解內部的物理特徵。與之同步，洞察號的攜帶的其它設施還可以測量著陸地區的天氣情況、以及火星地表的磁場強度等。

雖說被暱稱為「鼴鼠」的HP3在打洞方面遇到了困難，至今未能真正切開火星的瓜皮，但利用其他裝備，星際吃瓜大戶洞察號敲出了一個更加透徹、也更加「反常識」的火星。

這可不是地球上哪個村兒的施工現場，這是洞察號正在向另一顆星球的地殼內部鑽孔。當然，鑽孔遇到了麻煩，暱稱「鼴鼠」的HP3總是在快要鑽進去的時候又重新退出來。目前這個問題仍未搞定 | NASA

地球的常識欺騙了你

從40多億年前開始，地球與火星這兩位姊妹行星，就繞著太陽一直跳著不知疲倦的圓舞曲。兩者相隔最近時只有5000多萬公裡。在宇宙的尺度下，著實在是一個幾乎可以忽略的距離。

但是，自科學啟蒙時代以來，人們一直搞不明白這麼一個問題——為什麼相隔如此近，地球就能孕育出生命，不僅中途從未斷絕，甚至一路演化出智慧文明；而火星，不但至今未發現任何生命活動，甚至連地質活動也早就銷聲匿跡，最終成為一顆夭亡的死星呢？

想弄明白這個問題，最直觀的方法自然是全面調研兩顆星球的特點，比比看他們之間有什麼相同點與不同點。

科學家獲得的豐富證據表明，今日地球生命的維持和演化離不開以下各方面特徵——

首先，地球有適宜呼吸的氧氣、這樣我們就不會窒息；

其次，地球有恰到好處的溫度，不僅我們不會凍死，液態水也不會大規模凍結，從而可以在地表活躍循環；

第三，地球有著活躍的地質活動，不僅能源源不斷地塑造山脈、擴張大洋，還可以通過火山作用的形式輸出巨量溫室氣體（如二氧化碳等），在冰期來臨為大氣裹上棉被，令地表不至於萬裡冰封。如果二氧化碳過多，海洋化學沉積作用又會把它們重新存儲到巖石圈裡，再交由板塊運動將其帶回地幔，完成循環；

再然後呢，地球中心還有一個由液態鐵組成的龐大外核，它包裹著一顆熾熱明亮的內核，在內核的加熱下，外核的液態鐵漿不停地翻攪，在地球上空創造出強大的磁場，時刻屏蔽著來自太陽的帶電離子流，從而保護大氣層和生物圈不至於被離子流轟飛….

大氣化學、氣候演變、地質作用、碳循環平衡、地球電磁效應，等等…… 無論缺了哪個條件，生命的演化和發展脈絡可能都要完全改寫。

然而複雜的表象背後往往隱含著深奧的簡潔。科學家發現，這些幾乎囊括了各個學科、看似風馬牛不相及的環境屬性，卻最終都能貫穿進一條簡單的線索裡——

地球的個頭，比火星大。

火星的直徑，只有地球的大約一半 | NASA

火星的常識也欺騙了你嗎？

好奇號等其它火星車拍攝的火星地貌，有力表明了這顆星球表面曾經也有著豐富的液態水海洋。

然而，火星太小，其地核的能量總儲備也就少，表面散熱也就快。這導致它形成不久（距今30多億年前），液鐵外核就早早停擺了，令它失去了抵禦太陽風的磁場。暴露在太空環境中的大氣圈和水圈很快就被來自太陽的高能離子流一掃而空。

另一方面，火星的內部地質活動也一樣被釜底抽薪——當熱量停止供給，巖漿就無法形成、火山也無法噴發，不安分的巖石圈甚至連大規模斷裂和碎裂都無法實現，更毋言高度複雜的行為比如板塊活動了。

就這樣，當火星內部地質活動和表層大氣和水的活動都趨於停滯，等待這顆星球命運的，也只能是30多億年的死寂了。

這就是科學界一直以來對火星的認知。

直至洞察號入場、勘測、發回數據。

這是洞察號在火星實拍的畫面，地面上那個金屬圓盤就是探聽火星地震的裝置。此外，洞察號還記錄下了火星上的天氣變化 | NASA/JPL-Caltech

實際上，自2019年4月洞察號首次監聽到火星地震以來，短短不到一年時間，它收聽到的疑似火星地震信號已經超過450次，最大的震級可達4.0級。

儘管這種級別的地震並不能直接貫穿火星的核心、從而識別出內部圈層的精確結構，但它們的存在，至少說明了一件事——這個星球，還是可以窸窸窣窣地搞些小動作的。

地震需要能量。搞出這些小動作的能量來自於哪裡？

科學家沿著信號，把目光鎖定到洞察號工作區（埃律西昂平原，Elysium Planitia）附近的塞柏魯斯槽溝 （Cerberus Fossae）裡。信號表明，這個溝壑區域的地下很可能存在著巖漿活動。當巖漿在下面汩汩胎動時，就會以地震波的形式向周圍釋放出能量。

此外，通過磁場計測量，洞察號發現火星有著遠比預測更頻繁的磁場波動，磁場的強度比預估的高10倍之多。

顯然，火星看來並沒有真正死去，它的內部還留存著微弱的餘聲，仿佛在低聲訴說著自己那早已埋在幾十億年前的歷史。

火星內部長這樣。我們說「火星內部早早冷卻」了，並不是說它的核心已經堅固冰冷，而是說它內部提供的熱量不足以支撐地表進行活躍的地質活動 | NASA

藉助洞察號的「耳朵」、藉助我們對行星演化規律的理解，我們可以沿著今日火星上這些細微的蛛絲馬跡，回味那個曾經有著一顆灼熱內核的青年行星，曾經塑造的輝煌盛況。

今日地下活躍的巖漿作用，放在舊日，就是地表溢流泛濫的熔漿。

今日未曾停息的構造振動，放在舊日，就是塑造大地的的強大活力。

今日荒涼的河床沉積物，放在舊日，就是一條奔越萬裡的亙古水脈；

今日微弱的表層磁場，放在舊日，就是閃爍飄忽的北極光，以及那磁層下護佑的大氣與海洋。

當每一份拼圖都被恰到好處地放回時光的長卷裡，人們得以看到，在那個已經無法追回的亙古時代，甚至連地球都依然面對著不明確的命運時，在它不遠的太空中，閃爍著一個大氣湍流、海洋湧動的藍色星球。

地震活動、巖漿作用、地表天氣特徵，都被「小小全才」洞察號收入眼內 | J.T. Keane/Nature Geoscience

在這樣的環境裡，又能孕育出怎樣的可能性呢？

善於洞察的人類其實期待著的是一件很簡單的事——他們只想對鄰居道一聲你好，然後確認彼此並不孤單。

作者：溯鷹

編輯：Steed

一個AI

……所以，火星這個瓜，到底熟了沒呀？

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