火星的核心成分已被证实

地震仪揭示了火星的内部运行情况
2023年4月28日

采访

杰西卡·欧文,布里斯托尔大学

火星

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科学家们第一次成功地测量了我们的宇宙邻居的内部。布里斯托尔大学的杰西卡·欧文(Jessica Irving)和她的团队利用美国国家航空航天局(NASA)的“洞察号”(InSight)着陆器上的地震仪(一种测量震动的工具),依靠火星地震甚至流星撞击来震动火星,从而能够利用振动在火星地面上的传播来证实火星构成的预测模型。

杰西卡:所以这个地震仪和我们在地球上使用的地震仪很相似。实际上在一个大乐器里有两个。因此,在火星上进行地震学研究一直是洞察号计划的一部分,如果火星合作的话。

听众们可能还记得我们不久前做的一个节目,内容是通过构造板块的振动来计算地球内部的成分,从而计算出地核。这和你在火星上做的一样吗?

杰西卡:它们是相同的技术,实际上许多研究火星的地震学家也研究地球数据。但在地球上,我们在每个大陆都有地震仪,但在火星上,我们在整个地球上只有一个地震仪,而且火星上的地震也比地球上少得多。

那么火星地震是怎么发生的呢?

杰西卡:据我们所知,火星地震只是地壳板块内部发生的那种小地震。它们不是很大,但在洞察号任务的整个生命周期中,我们已经成功探测到一千多次掩模地震。还有另一种震源我们也可以用在火星上。再说一次,这是我们希望能成功的方法,但我们不能保证。那是陨石对地球表面的撞击。

威尔:这听起来像是一个相当大的陨石,如果它能够揭示整个火星核心的数据的话。

杰西卡:是的,我们需要一个非常大的陨石撞击来实现这个目标。我们得到了一个!我们真的很幸运。在火星的另一边,我们有地震仪,我们有一个非常大的陨石撞击。这次撞击形成了一个直径约130米的陨石坑,陨石坑周围的尘埃和沉降物非常大,从太空都能看到。

威尔:它揭示了火星核心的什么?

杰西卡:火星核心的半径约为1800公里,这与之前使用不同技术估算的结果相似,但比之前估算的要小一些,但我们之前并没有成功地接收到进入火星核心的波,所以我们真的很高兴能有这些新的信号来研究。

不可避免地,当我们谈论火星时,我们最终会将它与地球进行比较。这两颗行星的核心组成有什么不同吗?

杰西卡:我们看到的是火星的核心大约是地球半径的一半,地球的核心大约是地球半径的一半。但火星的核心成分略有不同。它们的主要成分都是铁,但火星核心的轻元素含量是地球核心的两倍。所以轻元素是像碳,氧这样的东西,火星的核心可能有很多硫,我们认为可能还有少量的氢。所以不同的成分可能反映了地核是如何形成的以及它们是由什么构成的。随着行星的增长。

威尔:如果它们都是铁,但地球有磁层,而火星没有,你认为成分上的细微差异是造成这一现象的原因吗?

杰西卡:可能有多种不同的原因导致今天的火星没有磁场,但地球有。我们当然知道火星曾经有磁场。几十亿年前,火星上有一个与地球磁场相似的磁场,它可以很好地保护火星的大气层。但是现在磁场已经消失了,火星相对来说是不受保护的,我们当然知道磁场是在地球和火星这样的行星的核心内部产生的。所以我们有理由相信火星地核的历史和地球地核的历史有着不同的根源和不同的进化过程,才有了今天这些不同的结构。

那么,理解这两颗行星核心成分之间的差异有什么总体用途呢?

杰西卡:如果我们想要考虑行星的可居住性,那么了解我们是否存在一个行星磁场,并且可能会一直存在下去,这是一个非常重要的长期目标。但除此之外,我们还可以回顾过去,思考行星是如何成长和形成的。我们可以向外观察我们的太阳系,看到其他行星的一些卫星,思考它们的内部结构是如何运作的,以及我们如何理解它们在历史上是如何进化和变化的?

威尔-这就是你的计划吗?我们是不是也要去太阳系的其他天体做同样的事情呢?

杰西卡-我想这将是许多地震学家的梦想,在整个太阳系做同样的事情。很不幸,火星上的地震仪坏了。由于太阳能电池板完全被灰尘覆盖,它耗尽了电力。但是,在不久的将来,人们有希望对其他行星,特别是卫星进行地震学探测。所以NASA正在考虑一个任务作为阿尔忒弥斯任务的一部分。这是月球背面的地震装置,可以在月球上安装地震仪。自从阿波罗任务以来,还没有人这样做过。此外,还有一项任务是希望将地震仪安装在土卫六上,土卫六位于太阳系的尽头。所以如果一切按计划进行,就会有一些地震学的结果。

威尔——那就太令人兴奋了。在太空当地震学家的好时机。

杰西卡-这是一个美好的时代,无论在哪里,只要有这些数据,都可以成为地震学家。

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