「火星地震」可能撼動整個行星科學

【博科園-科學科普】從明年開始，科學家們將首次深入火星地殼。屆時美國國家航空航天局將派出第一個機器人著陸器，致力於探索火星的地下。「洞見」是利用地震勘測來進行室內探索的，它將研究火星的地殼、地幔和地核。這樣做可以幫助回答一個大問題：行星是如何誕生的？美國宇航局噴氣推進實驗室的首席研究員Bruce Banerdt說，地震學是對地震的研究，它已經揭示了地球上的一些答案。但是地球在數十億年的時間裡一直在攪動它的地質記錄，隱藏著它最古老的歷史。火星的大小只有地球的一半，但它的數量卻少得多：它是一顆「化石行星」，保存著它早期出生的歷史。

火星的內部結構，最上層被稱為地殼，在其下是地幔，它位於內核的內部。圖片版權：NASA/JPL-Caltech

在形成過程中，這個沒有特徵的岩石變成了一個多樣化而迷人的星球，就像毛蟲變成蝴蝶一樣，想用地震學來了解火星是如何形成的，以及行星是如何形成的。【對行星進行CT掃描】當岩石破裂或移動時，它們發出的地震波會在整個行星上反彈。這些被稱為地震的波，以不同的速度傳播，取決於它們穿越的地質材料。地震檢波器，像InSight的SEIS儀器，測量這些地震的大小、頻率和速度，為科學家提供他們經過的材料的快照。地震儀就像一台照相機，可以拍攝行星內部的圖像，這有點像對一顆行星進行CT掃描。

火星的地質記錄包括較輕的岩石和礦物——它們從火星的內部升起，形成火星的地殼——以及更重的岩石和礦物，它們下沉形成火星的地幔和地核。通過了解這些材料的分層，科學家可以解釋為什麼一些岩石行星變成了「地球」而不是「火星」或「金星」——這是理解生命在宇宙中出現的關鍵因素。每次發生在火星上的地震，都會讓我們看到地球內部的「快照」。InSight團隊估計，在任務過程中，飛船將會看到幾十到幾百次的地震。微小的隕石通常會通過稀薄的火星大氣層，也會成為地震的「快照」。一開始會是一幅模糊的畫面，但我們看到的地震越多，就會與清晰。一項挑戰是只使用一個位置就能完整地觀察火星。

地球上的大多數地震學都是從多個觀測站測量的。InSight將擁有該行星唯一的地震檢波器，要求科學家以創造性的方式解析數據。可以測量來自同一地震的不同海浪如何反彈，並在不同的時間撞擊空間站。InSight將不會是美國宇航局第一次做地震學的任務。阿波羅計劃包括四個月球地震檢波器。宇航員們發射迫擊炮彈來製造震動，在地表下約有328英尺(100米)。他們將火箭的上一級火箭送入月球，產生的波使他們能夠探測到月球的地殼。他們還發現了數以千計的真實的月震和隕石撞擊。上世紀70年代末，海盜號著陸器試圖在火星上進行地震學研究。

但這些地震檢波器位於著陸器的頂部，這些人的腿上的風力都是帶有減震器的。這是一個殘疾人實驗，在火星上沒有做地震學——在火星上做了三英尺。洞察力比地震學更重要。探測器上的無線電信號的多普勒頻移可以揭示行星的核心是否仍在熔化，自掘探頭是用來測量內部熱量的。風、壓力和溫度感測器將使科學家們減少由天氣引起的振動「噪音」。將所有這些數據結合起來，將給我們提供迄今為止最完整的火星照片。

知識：科學無國界，博科園-科學科普

內容：經「博科園」判定符合今主流科學

來自：噴氣推進實驗室

編譯：中子星

審校：博科園

解答：本文知識疑問可於評論區留言

傳播：博科園

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