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首次探测到穿过火星地核的地震波

发布单位:台北市立天文科学教育馆

科学家首次观察到地震波穿过火星的地核,并证实了对火星地核组成模型的预测。

火星内部和地震波穿过火星地核时的路径示意图。图片由NASA/JPL和Nicholas Schmerr提供。图片来源:NASA/JPL和Nicholas Schmerr。An artist’s depiction of the Martian interior and the paths taken by the seismic waves as they traveled through the planet’s core. Image courtesy of NASA/JPL and Nicholas Schmerr. Credit: NASA/JPL and Nicholas Schmerr.
图说:火星内部和地震波穿过火星地核时的路径示意图。图片由NASA/JPL和Nicholas Schmerr提供。图片来源:NASA/JPL和Nicholas Schmerr。

包括马里兰大学地震学家在内的一个国际研究小组,利用美国NASA洞察号火星探测器(InSight lander)获得的地震数据,得出火星地核的性质,发现了一个完全液态的铁合金核心,其中含有大量的硫和氧。这些发现已发表在《美国国家科学院院刊》上,揭示了火星如何形成以及地球和火星之间地质差异的新见解,这些差异也可提供维持行星可居住性的线索。

该论文的第二作者、马里兰大学地质学副教授Vedran Lekic提到,有了洞察号,我们终于发现火星的中心是什麽,是什么让火星与地球如此相似却又如此不同。

为了解其中差异,研究小组追踪了火星上的两次地震事件,一次是由地震引起,另一次是由大型撞击引起,并探测到了穿过火星地核的地震波。借由比较地震波在火星内部传播的走时差异,并与其他地震和地球物理测量结果相结合,结果显示,火星很可能有一个完全液态的地核,不像地球是液态外核和固态内核的组成。

此外,还推论了火星地核化学成分的细节,比如火星最内层存在大量的轻元素(原子序数低的元素),即硫和氧,并占地核质量的20%。这一高百分比与地球地核中相对较小的轻元素占比大相迳庭,意即火星地核的密度远低于地球地核,更易于压缩,此差异表明两颗行星的形成条件不同。

虽然火星目前没有磁场,由于火星地壳中残留的磁性痕迹,科学家认为火星曾经有一个类似于地球的磁场。意味着火星是逐渐演变到目前的状况,从一个潜在的适居环境转变为一个令人难以置信的恶劣环境。根据研究人员的说法,内部条件在这种演变中起关键作用,或是巨大撞击也可能造成影响。

Lekic提到,即使洞察号任务在经过四年的地震监测后于2022年12月结束,我们仍在分析所收集的数据,洞察号将继续影响我们对火星和其他行星形成和演变的理解。(编译/台北天文馆吴典谚)

资料来源:Phys.org