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　　在美国NASA火星洞察号任务的最后一年，一场强烈的地震使苏黎世联邦理工学院的研究人员能够确定火星地壳的全球厚度和密度。平均而言，火星地壳的厚度比地球或月球要来得厚。

左图为火星表面的地形分布，右图为地壳厚度的分布。Topografische Darstellung der Marsoberfläche (l.) und Darstellung der Krustendicke (r.). (Infografik: Doyeon Kim / ETH Zürich)
图说：左图为火星表面的地形分布，右图为地壳厚度的分布。（Credit: MOLA Science Team / Doyeon Kim, ETH Zurich）

　　研究人员利用2022年5月一次大规模火星地震的数据，从这次估计为4.6级的地震中观测到的表面波，不仅直接从震源传播到测站，还绕行整个火星好几次。这些数据不仅提供有关火星特定区域的资讯，还提供了全球观察。

　　本研究已发表在《地球物理研究快报》期刊，主要作者Doyeon Kim提到，他们测量了这些表面波在不同频率下传播的速度。这些地震速度提供对不同深度的内部结构的了解，以及全球结构的地震观测数据。

　　将他们获得的结果与火星重力和地形的现有数据相结合，能够确定火星地壳的厚度为平均42至56公里。平均而言，地壳在伊希斯撞击盆地（Isidis impact basin）最薄，厚度约为10公里，在塔尔西斯地区（Tharsis province）最厚，约为90公里。相较之下，地球地壳的平均厚度为21至27公里，而阿波罗任务地震仪测定的月球地壳厚度约在34至43公里之间。

　　研究人员发现火星北部低地和南部高地的地壳密度是相似的，且南半球的地壳比北半球延伸的深度更大。Kim提到，这一发现非常令人兴奋，结束了长期以来关于火星地壳起源和结构的讨论，因有人认为可用不同的岩石成分来解释南北半球地形的差异。况且，去年对火星表面陨石撞击的分析已经证明了火星南北的地壳是由相同的物质所组成。

　　Kim说：「我们的研究提供了火星是如何产生热能，并解释了火星的热历史。」今日火星内部的主要热源是放射性元素（如钍、铀和钾）衰变的结果，研究发现，这些产热元素的50％到70％存在于火星地壳中，这可以解释为什么今日地下的某些区域仍有熔融作用的发生。（编译/台北天文馆吴典谚）

资料来源：苏黎世联邦理工学院

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　　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

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　　美国太空总署（NASA）的好奇号探测车拍摄到火星上的第一张云隙光（Crepuscular rays）照片，看起来如梦似幻的场景。好奇号在2023年2月2日拍摄到了这张照片，当时的太阳落在一团薄云后面及下面，这些云也处于「异于常云」的高度，表示它们可能是由二氧化碳冰构成的云，太阳光透过云层后呈现了些微柔和的绿色及粉红色，这与地球上云隙光的物理机制虽然相似，颜色却有所不同。

好奇号在火星的日落时分，拍摄到火星上的云隙光。A sunset on Mars captured by the Curiosity rover.
图说：好奇号在火星的日落时分，拍摄到火星上的云隙光。(© NASA/JPL-Caltech/MSSS)

　　云隙光在地球上很常见，别名佛祖光、耶稣光、光绳或青白路，是一种大气发光现象，指阳光透过云层的缝隙或边缘后出现的光柱现象，一般出现在大气透明度良好，有云的天气状况下，尤常见于清晨或傍晚时分。

野柳的云隙光。
图说：野柳的云隙光 (2005/09/18，by Peellden)

　　这样的场景要在火星上看到非常困难，由于火星大气中没有多少水分，因此云在火星上相当少见，大部分情况的云层都会出现在火星一年最冷的时候并显现在火星赤道附近。好奇号还意外捕捉到一团悬在火星上空的羽状彩虹云，图中可见粉红、绿、蓝色的光芒，就好像一只色彩斑斓的鸟儿身上掉落的羽毛那样。（编译/台北天文馆技佐许晋翊）

如羽毛般的云，在火星上空出现。
图说：如羽毛般的云，在火星上空出现。(© NASA/JPL-Caltech/MSSS)

资料来源：Business Insider

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　　脸部幻觉或空想性错视是一种心理现象，人们常有在没有生命的物体中看到人脸的倾向或错觉，例如看到月亮上的人，或在吐司上看到耶稣的脸。但这次在火星上新发现的陨石坑，看起来像熊的脸，这可能是熊脸症的一个例子。

火星上熊脸陨石坑的区域。图片来源：NASA/JPL-Caltech/UArizona.
图说：火星上熊脸陨石坑的区域。图片来源：NASA/JPL-Caltech/UArizona.

　　多年来，我们透过火星侦察轨道卫星（MRO）的高解析度成像科学设备 （HiRISE）在火星上看到了一些有趣的陨石坑，例如塞东尼亚区著名的「火星人脸」，或一头大象和一只鸟。而这次看到的火山口，不可否认看起来的确像熊的脸，那么到底什么可能造成在火山口中间形成了一个形状像熊鼻子的奇怪特征呢？

火星上的熊？图片来源：NASA/JPL-Caltech/UArizona.
图说：火星上的熊？图片来源：NASA/JPL-Caltech/UArizona.

　　研究人员表示这座山丘上有个V形塌陷结构（鼻子）、两个陨石坑（眼睛）和一个圆形的断裂图案（头部）。而此圆形断裂图案可能是由于埋在撞击坑上的沉积物沉降造成，也许鼻子是火山口或泥浆喷口，沉积物可能是熔岩或泥流？事实是由什么造成呢？只要有一天我们自己去了火星，就有机会可以好好探索这个陨石坑，找出究竟是什么让这个陨石坑看起来像一头熊。并且可以使用由HiRISE资料所创建的地图来进行定位，如此便可以轻易地在火星上展开这样的冒险，若是没有这样的地图，我们在火星上的旅程将寸步难行。（编译/台北天文馆赵瑞青）

资料来源：Universe Today

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　　我们生活在一个重新探索太空的时代，在接下来的十年内，美国太空总署及中国航天局也许将展开载人火星任务，不久之后的许多其他国家也可能加入这一行列。若要将太空人带离近地轨道和地月系统则需要新的技术的协助，包含了维生系统、辐射遮蔽、动力推进。而谈到动力推进，热核反应及核电力是一个顶尖竞争者。

　　在美苏的太空竞赛期间，两国花了几十年的时间研究核动力推进，几年前，NASA重新启动该项目，目的是开发双峰式核推进系统，作为NASA 2023年的先进创新概念（Innovative Advanced Concepts）的一部分，NASA选择了核概念作为第一阶段的开发目标，这项新式系统可以将前往火星的运输时间缩短至45天。

　　作为NASA所选定的14个第一阶段开发项目之一，其中包含12500美元的首笔赞助款项用以精进其技术及方法，该项目由佛罗里达大学超音速工程应用研究团队成员Ryan Gosse所提出，本质上可以总结为两个概念，NTP及NEP。

艺术家绘制的双峰核动力火箭概念图。Credit: NASA
图说：艺术家绘制的双峰核动力火箭概念图。Credit: NASA

　　NTP是指热核推进（Nuclear-Thermal Propulsion），包含一个核反应堆加热液态氢，将其转化为电浆体，再透过喷嘴产生推力，在1959年NASA接管了美国空军之后，该计划曾致力于太空飞行应用的新阶段并成功测试固体核反应堆，但着阿波罗时代的结束，各项资金大幅删减，在正式飞行测试前就被取消。同时，苏联也在1965年及1980年间发展了他们自己的NTP计划，而且也曾经执行过一次地面测试。

　　另一方面NEP是指核电力推进（Nuclear-Electric Propulsion），主要仰赖核反应堆为霍尔效应推进器提供电力。霍尔效应推进器利用磁场限制电子的轴向运动，使推进剂（如惰性气体氙）电离，有效地加速离子产生推力，并中和羽状流中的离子。

　　与传统的化学推进系统相比，这两种系统有相当大的优势，包含更高的比冲值、燃料效率和几乎无限的能量密度。虽然NEP能保持近3小时的推力，但力道仍显不足，而且如何散热也是一大问题，因此在理想情况下，热能转化率约为30%至40%。正因如此，结合NEP及NTP的两种推进方案受到青睐，Gosse结合两者的优点可以提供900秒的比冲值（数值越大越好），是目前化学火箭性能的两倍。

　　此外，Gosse提出的循环还包括一个压力波增压器，当NTP与其配合使用时，压力波增压器会对加热的液态氢再次产生压力进一步压缩反应质量，若再加上NEP的循环配合，可使比冲值提升至1800~4000秒，这将使太阳系的深空探索成为可能，除了减少传统推进技术的任务时间，还可以同时减少辐射暴露及微重力环境的太空人健康问题。（编译/台北天文馆技佐许晋翊）

资料来源：Universe Today

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研究团队公布35亿年前的Aeolis Dorsa地貌图，显示远古时期海滨线的证据。
图说：研究团队公布35亿年前的Aeolis Dorsa地貌图，显示远古时期海滨线的证据。

　　近日《地球物理学期刊》一篇研究论文公布了火星北半球的地形图，提供了有力的证据，表示火星北半球过去曾有海洋。从海平面上升的线索，发现火星曾有过温暖且潮湿的气候，与今日严峻冰冻的环境大有不同。

　　美国宾州州立大学的地球科学助理教授，也是本研究的第一作者Benjamin Cardenas说：「这次研究结果最重要的是，这般面积范围的海洋环境，具有高度发展生命的潜力。火星古气候所留下的痕迹显示，火星有段时间的环境够温暖，亦有大气层，因此火星表面留得住液态水。」

　　火星北半球的地势较低，是否有海洋，一直以来是科学界讨论地沸沸扬扬的议题。这回由地形学的相关资料，发现大约35亿年前的海滨线，累积了大量沉积物，厚度至少900公尺，覆盖数十万平方公里。

　　Cardenas教授说明：「我们这次的研究是以地层学的观点来思考火星的环境。透过了解水流输送沉积物，由层层堆叠的特征线索来得知地形的变化。运用地层学的知识，剖析火星的地貌 。」

　　研究团队使用美国地质调查局（the United States Geological Survey）所开发的软体、NASA和火星轨道雷射高度器（the Mars Orbiter Laser Altimeter）的资料，发现火星北半球沿岸超过6,500公里，并分类标示出20个沿岸的特征，可能为侵蚀三角洲或海底冰缘的区域。研究岩层形成有很多要件，如沿岸沉积层的厚度、海拔、位置、沉积流的方向，帮助研究人员深入了解该地区在古地理的演变。火星上曾经是海洋的地方，现称为Aeolis Dorsa，这里是沿岸特征最密集的区域。

　　Aeolis Dorsa的岩石透露火星远古海洋的动态样貌：海平面不仅显著上升，岩石也快速地沿着盆地沉积。在地球上，古老的沉积盆地里，会层层纪录不断演变的气候。如果科学家想在火星上找到生命的踪迹，那么像Aeolis Dorsa大范围的海洋区域，在逻辑上是最有可能的起点。

　　在火星地表四处探访的好奇号，其中一项任务就是寻找生命存在的印记。Cardenas教授说明： 「他一直在寻找水，寻找生命存在的痕迹。而这里Aeolis Dorsa有着大面积的海洋，也有来自高处被冲刷而下的肥沃土壤。如果古代火星有潮汐，那涨、退潮的刺激，就有机会触发生命的演进。」

　　作者与团队们也绘制了火星上其他地区的水路地图。 而好奇号先前调查过各种裸露岩床的沉积物（编按：称为露头outcrop，为地质学专有名词），可能是远古时期沙洲特征，也即将整理发表在《Journal of Sedimentary Research》期刊。

　　而另一篇研究发表在《自然·地球科学》期刊，则是在将之前调查墨西哥湾的海床，所用的声波成像技术，运用在模拟火星的地形侵蚀模型。该研究团队认为火星地表大范围的沿岸地貌，表示火星曾有过长期的河流侵蚀作用，也就是说，远古时期的火星有海洋级的水量。

　　我们由地层学对地球环境的了解，将技术与知识运用在火星，以了解火星地表的样貌。 如今看到了火星有过水流的痕迹，透过地球科学让我们的视野拓展至火星。（编译/台北天文馆潘康娴）

资料来源：Phys.org

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　　NASA的洞察号火星探测器（InSight）在2021年12月24日观测到一次4级地震，科学家后来才知道此次地震是由于流星撞击造成的，并且是NASA探测火星以来所记录到最大的撞击。特别的是这颗流星体在靠近火星赤道的地方挖掘出巨石大小的冰块，由于冰是未来在火星活动的重要资源，包括用来作为饮用水、农业和火箭推进剂等，但由于之前从未在火星赤道附近发现过冰，因此意义更显深远。

　　新的陨石坑是科学家在火星侦察轨道卫星（MRO）上的火星彩色成像仪（MARCI）所发现，确定此次地震是由流星撞击造成的。MARCI目的为建立每日火星全球影像，使科学家能够观测大规模的天气变化。据估计，这颗流星体约为5到12公尺宽，小到足以在地球大气层中烧毁。但由于火星大气层的密度只有地球的1%，因此能撞击至火星地面，并造成150公尺宽、21公尺深的陨石坑，甚至抛出物质达37公里之远。

　　InSight目的是研究火星的地壳、地函和地核构造，观测地震波是其核心任务。自2018年11月登陆以来，InSight已探测到1318次火星地震，其中有些是流星撞击造成的。目前InSight的太阳能电池板受到灰尘遮蔽，近几个月的功率急剧下降，并预计将在六星期内关闭结束任务。相关研究成果将发表于2022年10月27日出刊的《Science》期刊上。（编译/台北天文馆赵瑞青）

从NASA火星侦察轨道卫星（MRO）上的高解析度成像科学设备（HiRISE相机）所拍摄火星上一个撞击坑的边缘，可看到巨石大小的水冰块。 该陨石坑位于亚马逊平原地区，于2021年12月24日被流星体撞击，形成一个约150公尺宽的陨石坑。图片来源：NASA/JPL-Caltech/University of Arizona
图说：从NASA火星侦察轨道卫星（MRO）上的高解析度成像科学设备（HiRISE相机）所拍摄火星上一个撞击坑的边缘，可看到巨石大小的水冰块。该陨石坑位于亚马逊平原地区，于2021年12月24日被流星体撞击，形成一个约150公尺宽的陨石坑。图片来源：NASA/JPL-Caltech/University of Arizona

资料来源：NASA

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　　自2018年美国太空总署（NASA）的洞察号探测器在火星着陆以后，科学家一直希望能够利用洞察号上的地震仪探测火星的撞击事件，而在2020年至2021年间共探测到四颗流星体撞击火星的讯号。

　　第一个被证实的流星体于2021年9月5日进入火星大气层，爆炸成至少三个碎片，每个碎片也各留下了一个陨石坑，为了证实这一点，洞察号的科学团队与火星勘测轨道卫星的科学团队通力合作，控制卫星的移动轨迹至估计的撞击地点，从而发现了撞击坑。卫星首先使用黑白背景相机显示出火星表面的三个黑点，在定位这些斑点后，研究团队再使用高解析度成像科学实验相机（HiRISE）获得了陨石坑的全彩特写照片，科学家认为这个流星体可能在火星表面留下了额外的陨石坑，但它们太小以致于无法在HiRISE的照片中呈现。

图片中央的三个小黑点即为该次撞击所致，点击可看更高解析度的大图。(Credit: Brown University)
图说：图片中央的三个小黑点即为该次撞击所致，点击可看更高解析度的大图。(Credit: Brown University)

　　洞察号的地震数据结合轨道图像，可以用来重建流星体的轨迹及冲击波的规模，每一个流星体在撞击大气层时会产生冲击波，而在撞击地面时会产生爆炸，爆炸程度越大，地面震波及来自大气的声波到达洞察号时的程度就不同，可以测量地震发生时地面倾斜的程度和方向，现在研究团队可以将不同大小的陨石坑与特定震波及声波媒合成功。

　　在结合了早期资料后，科学家证实的四次流星撞击发生于2020年5月27日、2021年2月18日、2021年8月31日，这四次都产生了规模不超过2.0的小地震，那些小地震虽然只能让科学家对火星地壳有初步了解，但了解撞击的速度很重要，这有助于行星科学家估计行星表面的年龄，而来自火星深处，在2022年5月发生的规模5地震也可以揭露关于火星内部地函及地核的相关资讯。

　　洞察号的研究团队一直很困惑为何没有检测到更多的流星体撞击事件，因为火星离太阳系的主小行星带更近，大气层厚度也只有不到地球的1%，理所当然有更多的流星体在穿过火星时不解体撞击地面，团队怀疑这些讯号可能被掩盖在来自风或大气中季节性的变化杂讯之中，但是洞察号已经没有更多的时间来探测撞击了，火星上的尘埃已经逐渐覆盖洞察号的太阳能板，降低可用电量，研究团队也已于今年5月宣布即将关闭，目前工程师根据最新的功率读数预测，洞察号可能会在2022年10月至2023年1月之间失去讯号，该研究论文发表于《自然·地球科学》期刊。（编译/台北天文馆技佐许晋翊）

资料来源：布朗大学、NASA Science

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　　韦伯太空望远镜公布了第一幅火星的近红外光影像和近红外光谱图形，显示出韦伯太空望远镜的光谱仪在探索这颗红色星球的威力。

来自韦伯望远镜最新的火星表面红外光影像，可见数个重要的表面地形特征。
图说：来自韦伯望远镜最新的火星表面红外光影像，可见数个重要的表面地形特征。

　　韦伯太空望远镜在9月5日对火星拍摄了一系列的照片，此时火星刚通过西方照的位置，正适合韦伯太空望远镜观测。由于韦伯太空望远镜受限于遮阳板的角度，只能在背对太阳的85度至135度之间观测，因此对于地球而言最佳的火星观测时期是冲的位置，但对韦伯来说却会因为阳光将越过遮阳板的关系，反而是在火星西方照或是东方照的位置才是最佳观测期。

2022/09/05太阳系各行星位置，火星与地球、太阳三者几乎夹90度角。图片来源：Heavens-Above
图说：2022/09/05太阳系各行星位置，火星与地球、太阳三者几乎夹90度角。图片来源：Heavens-Above

韦伯望远镜的可观测角度限制在背对太阳的85度至135度间，因此必须为观测目标拟定适合的观测时段。图片来源：JWST
图说：韦伯望远镜的可观测角度限制在背对太阳的85度至135度间，因此必须为观测目标拟定适合的观测时段。图片来源：JWST

　　不过，由于韦伯望远镜设计是用来侦测遥远宇宙极为暗淡的星光，因此像火星这种在太阳系内的邻近行星对于韦伯的感光元件来说是过于明亮的，科学家使用了特别的观测手法，尽可能将曝光时间降到最低，才有办法取得火星的清晰影像。

来自韦伯的第一张火星光谱，显现出许多分子谱线。
图说：来自韦伯的第一张火星光谱，显现出许多分子谱线。

　　这张由韦伯所配备的近红外光谱仪NIRSpec所摄得的火星光谱，主要是太阳光在火星表面的反射和火星表面的热辐射所组成的，从其中看到许多条由分子所主导的吸收谱线，尤其是二氧化碳、一氧化碳和水气的吸收谱线，其他资讯例如火星的灰尘、云层和表面状况，甚至是大气中各个成份的丰度，都可以由这些光谱资料进行进一步的研究。（编辑/台北天文馆谢翔宇）

资料来源：NASA/JWST

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　　对火星侦察轨道卫星（Mars Reconnaissance Orbiter）拍摄到的资料进行深入研究，行星科学家已经确定了位于珍珠高地（Margaritifer Terra）内横跨拉冬山谷（Ladon Valles）北部、拉冬盆地南部和盆地周围的西南方高地的黏土沉积物分布。

研究指出在火星上的特定区域，有可能在数十亿年内多次孕育生命。
图说：研究指出在火星上的特定区域，有可能在数十亿年内多次孕育生命。

　　黏土意味着水的长期存在，因为它是在中性pH值条件下形成，水分蒸发极小。研究小组认为，水从大约38亿年前到25亿年前流动到这里。虽然这并不是生命存在的确切证据，可能需要在火星上挖掘化石才能加以证实。然而根据这项最新的研究，可借由对火星表面和沉积物的观察来解释火星生命生存的条件。

　　研究人员认为，黏土最初形成于拉冬盆地上方的高地周围，然后被水侵蚀，顺流而下，进入拉冬盆地和拉冬山谷北部的一个湖泊。研究人员发现黏土和其他岩石的分布与周围的水分布是一致的。更重要的是，黏土是营养物质的来源，也是周围环境的稳定剂。把水、营养物质和稳定的条件放在一起，有机体能够生存的机会就会显著增加。

　　研究人员指出，直到火星近代历史，该地区的宜居条件可能周期性反复发生。这项研究发表在《Icarus》期刊上。（编译/台北天文馆吴典谚）

资料来源：Science Alert

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