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美媒:火星有一个大得惊人的内核

  美国大众科学网站7月23日报道,美国国家航空航天局(NASA)的“洞察”号登陆器2018年首次登陆火星,携带了一系列仪器以帮助地球上的科学家对火星进行全面的体检。“洞察”号的一个主要传感器是自上世纪70年代“海盗”号登陆器以来测量这颗红色星球脉搏的第一个测震仪。在大约花了一年时间后,这个探测器在2019年初开始搜寻所谓的“火星震”。现在,基于“洞察”号测震数据的三项不同研究——均发表在《科学》周刊上——让我们对这个行星邻居内部有了前所未有的了解。

  利用大约10次火星震的测量结果以及通过火星陨石获得的火星岩石知识和其他火星数据,研究小组得以获取了有关这颗红色行星的结构和演化的新知识。一项研究的重点是确定火星壳的大小和特点,一项研究关注火星幔(或中间层),一项则关注火星的内核。

  火星震只有3级或4级,这样的震级如果发生在地球上,几乎不会被感觉到,苏黎世联邦理工大学地球物理学研究所的地球物理学家、上述火星幔研究的主要作者阿米尔·汗说。

  “这些发现简直太神奇了。”澳大利亚柯廷大学和行星科学研究所的天体地质学家格蕾琴·贝内迪克斯说。本人未参与这些研究的她说,尽管三个团队分别开展研究,但他们绘制出了类似的火星图景,这是一个好迹象。贝内迪克斯曾对火星陨石进行了研究,并利用机器学习能力来研究行星表面的演化。

  一个令人意外的发现是,火星有一个大得惊人的内核;其半径是科学家此前估计的上限。实际上,这颗行星的液态金属核从距离火星表面下方大约1500公里处开始,刚好是火星半径的一半。相比科学家在任务伊始时的设想,火星的铁镍核心更大,但密度也更小。

  另一项研究则对火星岩石圈的厚度(包括火星壳和火星幔外层较冷部分的火星外部较凉爽易碎的部分)有了一定了解。报告作者们现在认为,这一部分的厚度大约有400至600公里。相比之下,尽管地球要大得多(地球的直径是火星的两倍),但地球岩石圈的厚度从头到底仅有100公里左右。

  我们可以通过震波了解一个行星内部的特点和边界。“洞察”号测震仪能探测到源自火星震并从铁镍核反射的横波,从而让我们对火星核的大小作出估计。反射波的强度表明,火星内核处于液体状态,横波无法从中传播。

  研究人员利用“洞察”号测震仪的数据发现了这一点,该测震仪主要可捕捉地震产生的两种不同类型的波。第一是P波(也就是纵波),其出现时间最早、传播速度最快;第二是S波(一般指横波),其传播速度较慢,但会造成我们所认为的地震的真正破坏。

  P波像弹簧玩具一样行进——朝它们传播的方向挤压并拉伸地面——而S波像海浪一样垂直于传播方向行进。

  但是,这些波在不同地形下的行进方式并不完全相同,隶属于美国行星科学研究所的岩石学家布赖恩·巴尔塔说。没有参与该研究的巴尔塔过去十年中将研究火星陨石作为了解火星的一种方式。

  巴尔塔说,当你的测震仪器足够灵敏时,你就能分辨直接袭向你的S波与先从另一个物体甚至另两个物体“反弹”的S波之间的区别。这有助于构建一幅地下图景。

  波穿过温度更高的地下区域时会放慢速度,这可以让研究人员了解火星之下是否存在大量放射性物质。

  “我们的研究结果表明,火星壳中所含的生热放射性元素的浓度是(研究人员此前通过卫星数据所确定的)13到20倍。”汗说。

  一颗岩石行星内部的热量有不同的来源。一些热量是行星形成时留下的,但相当大一部分是由内部放射性同位素慢慢衰减产生的,巴尔塔说。

  火星震产生的区域似乎是科柏洛斯槽沟,那里是火星表面裂缝聚集的地方,今年5月研究人员发现那里有地质时间较近的火山活动的可能迹象。巴尔塔说,这两个事实都告诉我们,“科柏洛斯槽沟可能是火星上最近的一些活动的一个地点,而且两种测量结果都与这个观点相符”。

  与此同时,数据还在继续传回地球,为我们提供更多关于火星内部构造的线索。“每天都能探测到新的火星震。”汗说。

 

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本文来源:参考消息 作者: 责任编辑:顾铭

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