火星著陸器洞察力探測到火衛一凌日造成的微小地面傾斜

2020-09-05 冬哥譜科


2013年8月20日，NASA的「好奇號」月球車拍攝的火衛一日食照片。

科學家們意識到，NASA的洞察力火星著陸器可以探測到該行星的衛星火衛一經過太陽前面時造成的幾乎不可察覺的傾斜。

這些測量可能有助於科學家確定一些關於火星和火衛一的事實，特別是如果洞察力在其為期兩年的主要任務(將於今年秋天結束)之後仍在發揮作用的話。

這項新的研究正是那種不在洞察力議程上的科學，但卻是在數據中發現的意想不到的額外收穫。

「這完全是一個幸運的觀察結果。」

「這本可以在之前計劃好的，但我們從未這樣做過。但現在我們找到了。」

火衛一是兩個火星衛星中較大的一個，其軌道更靠近這顆紅色星球。

火衛一離火星越來越近了：火星正在用它的引力把月球拉進來，幾千年後的某一天，火衛一將撞上它的行星。

但就目前而言，火衛一每天繞火星三圈。

這種速度意味著火衛一有很多機會來到太陽和火星上的任何給定點之間，就像2018年11月洞察力降落在名為極樂平坦地帶的平地上。

但直到今年早些時候，科學家們才決定看看著陸器在凌日期間是否注意到了什麼奇怪的東西，施塔勒說，凌日每年只發生幾次。

他說：「不幸的是，在前幾次日食時，沒有人想過直接觀察它，所以我們讓數據躺了將近一年。」

但當他和他的同事回顧這些數據時，他們意識到情況似乎很複雜。

「我們發現了一些不太確定的信號，」他說。

「但不管怎樣，這給了我們一個關於即將到來的日食應該怎麼看的想法，」將於4月24日發生的日食。

這是一次特別有希望的凌日：它將發生在中午之前，所以會有大量的陽光需要阻擋，火衛一會更直接地穿過太陽的圓盤。

總而言之，科學家們預計到達著陸器的光線會減少30%，是之前一些凌日調光差值的6倍。

著陸器的相機不能縮放到足以拍攝火衛一凌日的程度，但不出所料，洞察力的太陽能電池板注意到了到達它們的陽光的下降。

更奇怪的是，這次任務的地震儀和磁力計也都注意到了不同之處。

問題是為什麼。

施泰勒說，他和他的同事們曾希望，這次凌日可能會導致與日食在地球上可能造成的那種戲劇性現象一樣的戲劇性現象，比如，對突如其來的陰影的涼爽做出了大規模的大氣反應。

也許，甚至，溫度下降觸發了一個低壓系統，使火星表面略微抬高，解釋了地震儀的結果。

但當研究人員更仔細地觀察時，這種解釋被證明是錯誤的。

如果是更大範圍的大氣現象在起作用，研究人員應該已經在險些錯過的時候發現了它的副作用，從火星上附近的位置看，火衛一似乎是凌日，但從洞察力的角度來看，火衛一隻接近太陽。

相關：這張照片來自火星。

可能不是你想的那樣。

多虧了與德國黑森林天文臺收集的地震儀數據驚人的相似，科學家們才解開了這個謎團。

在過去的50年裡，在一個廢棄的銀礦和鈷礦的深處，有許多地球科學儀器，包括受到特別好的保護不受幹擾的地震儀。

施特勒的同事魯道夫·威德默-施尼德裡格(Rudolf Widmer-Schnidrig)在天文臺工作，對他來說，洞察力的數據看起來出奇地熟悉。

有一次，他在地震儀附近開了一盞燈，結果卻讓一個自動計時器連夜關掉了燈--但在幾英尺外，地震儀記錄到了一個變化。

「它看到了一個小滴答聲，有點傾斜，類似於我們在火星上看到的，」施塔勒說。

因此，Widmer-Schnidrig安排在礦井深處重複電燈開關技巧，這一次是故意的。

而且信號確實是一致的，這表明特別隔離的敏感地震儀，如Insight和黑森林中的地震儀，確實可以探測到由光變暗引起的地面微小傾斜以及隨之而來的降溫效應。

傾斜度太小了。

「如果你想像你有一張1米長的桌子，你把桌子的一側抬起一個原子直徑，那就差不多了，」斯特勒在談到傾斜洞察力註冊的地震儀時說。

「這真的是一個很小很小的信號。」

科學家們最終確定，磁力計的信號反映了在凌日過程中流經太陽能電池板的電力突然下降。

起初，人們意識到這一點令人失望。

「這些結果讓人有點失望，因為我們曾希望這會是我們在這裡看到的某種偉大的行星現象，」施特勒說。

「但事實證明，這兩種影響在著陸器上都是相當局部的。」

儘管數據背後缺乏宏大的現象，但施泰勒說，洞察力關於凌日的數據將非常有用。

由於磁力儀以非常短的間隔收集數據，洞察力的數據將使科學家能夠非常精確地計算火衛一凌日的時間，比以往任何時候都更準確地確定月球的位置。

火衛一的位置需要監測，因為它緩慢地向火星爬行，這是由行星地幔的延展性決定的。

洞察力的凌日觀測不僅是迄今為止最精確的，它們還建立在數十年的測量基礎上。

「我們從北歐海盜時代首次觀察到這一點，最新的觀察結果現在是有洞察力的，」施塔勒說。

「基本上，我們有近40年的時間來觀察火衛一的速度有多慢。」

雖然這些測量不一定會改變火衛一世界末日的走向，但它們可以讓科學家們對火星的地幔有最好的了解。

但是，儘管最近取得了成功，Insight的關注過境的日子可能很快就會結束。

這項任務最初的預算是從2018年11月著陸起只持續兩年，美國國家航空航天局(NASA)尚未做出延長的決定。

施泰勒認為，在其他行星體的凌日和日食期間，也可能會出現類似的現象。

這不是地球上的地震儀似乎能夠接收到的那種信號，因為這裡的日食發生得如此緩慢。

這項研究發表在8月4日發表在「地球物理研究快報」雜誌上的一篇論文中

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