NASA登陸器首次探測到「火星震」

美國宇航局洞察號火星登陸器的藝術圖。美國宇航局宣布，登陸器可能在這顆紅色星球上探測到了震動——有記錄以來的第一次「火星震」。

示意圖：NASA/JPL-CALTECH

撰文：MAYA WEI-HAAS和MICHAEL GRESHKO

NASA洞察號火星登陸器記錄下了第一次「火星震」，在遙遙千萬公里外引起了地球地震學家的轟動，也為我們對這顆紅色星球的研究開啟了一個新紀元。

4月6日出現的微弱信號是火星的首震，科學家們認為其來自火星內部，而不是出自表面力的作用，比如風。但是研究者們仍在研究數據，以確定震動的確切來源。

探測到的震波非常微小，也就相當於2級或2.5級地震，在地球表面的話幾乎難以察覺。但是對於洞察號的科學家們來說，這次微弱的震動卻標誌著一個重大時刻，自從2018年12月安裝了這個地震檢波器，並在幾周前正式開啟監測階段後，科學家們一直盼望著這一天的到來。

「第一個月時，就好像『這樣挺好，這樣挺好，沒問題，』」NASA洞察號任務的首席研究員Bruce Banerdt說。「然後到了第二個月我們就變成了『呃，隨時了，來吧火星，露一手。』」

「我控制不住的沒日沒夜查看我的郵件，」NASA馬歇爾太空飛行中心的行星科學家，也是洞察號研究員之一的Renee Weber補充道。「甚至在我每天早上起床之前，我都會看一下我的手機然後覺得，『也許今天就是我們檢測到首震的日子！』」

終於，在洞察號登陸火星128個火星日後，微弱的震波傳來了。研究隊急忙查看信號——並確認了這很有可能是一次火星震。「整個隊伍都鬆了一口氣，」Banerdt回憶到。

「我追尋這次火星震已經有30年了，」他說。「對我來說，這可以算是我職業生涯的終極追求了……我得到了我在上世紀80年代就夢想能夠得到的數據。」

什麼是「火星震」？

地球上的地震主要是由我們不斷變化的構造板塊的規律運動引起的。因為它們在爭奪位置，壓力不斷累積直到它們無法承受，就這樣觸發了一個斷點，而我們的感受就是地震。

這個紅點標誌著NASA洞察號登陸器在埃律西昂平原中最後的著陸點，那是火星赤道以北一片平坦的熔岩平原。人們曾預估這艘宇宙飛船有99%的機會降落在這片範圍更廣的藍色橢圓上。

攝影：NASA/JPL-CALTECH/ASU

但跟地球不一樣的是，火星似乎沒有構造板塊。而這次震動被認為是來自這星球隨著時間推移的緩慢冷卻，導致球體表面收縮併產生裂縫。這波震動也可能來自流星的撞擊或地底深處的岩漿運動。

研究者們希望能利用火星的震顫來研究火星內部。研究方法有點像利用超聲波來窺視身體內部：通過觀察震波在星球內部如何反彈，研究者們能就此推斷其內部構造。

我們能從此次事件中看出什麼？

最新的震動以及其他三次還未經確認的火星震都太過微弱，無法讓科學家們去了解火星的鐵鏽紅色地表下究竟發生了什麼。但這也不意味著震動信號是無用的。

「它開始向我們訴說火星有多活躍，」Banerdt說。

2019年2月4日，洞察號放置了一個防風隔熱罩來保護登陸器於2018年12月19日布在火星表面的地震檢波器。

攝影：NASA/JPL-CALTECH/ASU

登陸器的地震檢波器叫做SEIS，是由法國國家太空研究中心製造，並由其他歐洲研究人員和美國宇航局噴氣推進實驗室進行支持的。它極其敏感，能夠探測到比氫原子寬度還小的震動。

攝影：NASA/JPL-CALTECH/ASU

在地球上，有一種被稱為古登堡-理查德定律的固定等式，說的是震級每降低一個單位，或者說釋放的能量減少了32倍，地震頻率就會增加約10倍。該近似值也適用於月球，Banerdt強調。所以通過監測這些微弱震動的頻率，科學家們也許能了解到還需要多久才能見到更大的震動。

這次震動出奇的長——持續大概了10分鐘，也許能帶來火星表面的線索。Weber補充說比起地球的震動，這次火星震看起來更像阿波羅計劃記錄下來的月球地震活動。

這種差異也許能歸結為宇宙中土壤的變化，Weber解釋說。月球表面布滿了風化層，就是由流星撞擊及其他磨損形成的一種非常細的鋸齒狀物質。但是在地球上，我們活躍的地質環境不斷侵蝕小沙粒，改變了我們的土壤凝聚方式。結果就是，震波穿透這兩種世界的最上層的方式產生了差異。那些在地球上以短而尖銳的爆發形式出現的信號在月球上會變得模糊許多。

Weber警告說火星冗長的震動未必意味著其土壤屬性是罪魁禍首。洞察號考察隊正在積極確定具體細節。

「我們已經組裝了一系列工具等震動來臨時對其進行分析……所以當我們看到第一波震動信號並不適於用那些組裝好的工具來接收的時候覺得有一點沮喪，」Weber說。「但這也意味著我們將有更多的樂趣和刺激，因為我們將要組裝新的工具了。」

還有希望接收更多震動么？

洞察號運行的時間越長，能捕捉到的事件就越多；如果這些首波信號真的是火星震，會有更多的數據來確認的。而且Weber也強調了根據衛星觀測得出的撞擊率，洞察號幾乎一定會在執行任務的某個時刻感受到流星撞擊的震動。

「我們觀測到其他東西只是時間問題，」她說。

不管洞察號發現了什麼，它每一次感受到的撞擊和震動都會增加我們對這顆紅色星球的了解，亞利桑那州立大學的火星科學家Tanya Harrison說。「它幫我們描繪出火星仍然是一個活躍的地方——我認為這與我們在維京時代的觀點截然不同，」她說，指的是20世紀70年代登陸火星表面的任務。「我們在逐步構建這個故事。」

每一項新實驗似乎都顯示著這顆紅色星球比我們想像的更加複雜，她強調：撞擊坑，滑坡，移位的極冠，和如今甚至可能是來自火星內部的活動跡象。

科學家們為這次事件激動萬分的同時，也對即將發生的事情感到更加興奮。

就像Banerdt說，「保持關注——我相信馬上就會有更多了。

（譯者：追歆）

來源：國家地理中文網（官V）

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