首個也是唯一一個研究火星地震的探測器即將走向終結。最近一場火星風暴用灰塵覆蓋了 NASA 的 InSight 著陸器的太陽能電池板，阻擋了它為電池充電所需的大部分陽光。任務控制人員現在間歇性地執行其地震儀以節省能源。幾周後，該探測器可能會停止響應來自地球的指令，並滑向湮滅。
但 InSight 不會默默無聞地消失。10 月 27 日，科學家報告說，去年，該任務探測到有史以來最大的隕石撞擊火星產生的地震波。這兩顆隕石撞擊火星時都帶有小型核彈的能量。透過追蹤巨大的地震活動如何在火星上傳播，科學家們能夠研究距離 InSight 數千公里的紅色星球地殼的特性，並解決了一個關於探測器是否恰好位於地質異常地點的謎團。
這些發現為 InSight 豐富的發現遺產增添了新的內容。自從 2018 年 11 月抵達火星 以來，它收集了超過 1300 次“火星震”的資訊。這使得研究人員能夠計算出包括長期尋求的 火星核心的大小 和 地殼的厚度 在內的其他資訊。就在上個月，研究人員利用五次火星震的資料確定，火星的地幔比地球的地幔富含鐵。所有關於火星內部層的資訊都將幫助科學家瞭解這顆行星是如何形成並在數十億年間演化的。
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“在任務開始之前，我總是展示所有這些行星剖面圖卡通，”InSight 專案科學家 Mark Panning 在加利福尼亞州帕薩迪納的噴氣推進實驗室 (JPL) 說。“現在卡通片已經從問號和模糊的邊界轉變為火星內部結構的真實畫面。這就是我們承諾的，我們做到了。”
地震啟示
科學家們是否會成功，這一點並不總是很清楚。2012 年，NASA 決定建造併發射耗資 9.94 億美元的 InSight，這是一個有爭議的選擇，因為該機構已經有幾個其他火星任務在排隊。然後，建造其超靈敏地震儀時出現的問題迫使耗資 1.5 億美元的 發射延遲了兩年。InSight 最終抵達火星後，一個暱稱為“鼴鼠”的德國製造的儀器，本應測量土壤中的熱流，但當它無法將自己埋入地下時就失敗了。該任務甚至在著陸五個月後才探測到 首次火星震 ——當它最終探測到時，研究人員努力解釋他們所看到的東西。
德國科隆大學的行星科學家 Brigitte Knapmeyer-Erdrun 說：“一開始，我們真的不確定我們能從資料中獲得多少。”
但在 InSight 的第二個火星年期間，情況有所好轉。該探測器位於火星赤道附近，在一個名為埃律西姆平原的區域。它探測到的許多地震都來自一個名為刻耳柏洛斯地塹的地質活動區域，距離約 1500 公里，據信地下岩漿注入會引起震動。在 2021 年 8 月和 9 月，該探測器首次探測到來自地球另一側的火星震。
而在今年 5 月 4 日，InSight 探測到了一次 4.7 級的地震——迄今為止最大的一次（InSight 的大多數探測都在 2-3 級範圍內）。在地球上，如果人類靠近震中，就能感覺到這樣的地震。
巴黎地球物理研究所的地球物理學家 Philippe Lognonné 說：“這是火星給予的美麗禮物”，他領導著地震儀團隊。
研究人員尚未公佈他們從“大地震”中學到了什麼。但它非常大，以至於將地震能量穿透了火星地殼的表面層，產生了所謂的面波——與其他型別的地震波相比，面波可以揭示更多關於行星內部的資訊。“我不想透露太多，”JPL 地球物理學家和 InSight 首席研究員 Bruce Banerdt 說。“但這確實提供了來自各個頻譜的資訊，從淺地殼一直到最深的地幔和地核。”
火星勘測軌道飛行器拍攝了這張新形成的直徑 150 米的撞擊坑的影像，該撞擊坑位於紅色星球的亞馬遜平原區域，由 2021 年 12 月 24 日的隕石撞擊造成。圖片來源：NASA/JPL-Caltech/亞利桑那大學
深度撞擊
與此同時，科學家們分析了去年 9 月 18 日和 12 月 24 日發生的兩次創紀錄的隕石撞擊期間產生的面波。InSight 從數千公里外接收到了它們。
它們在 InSight 北部的火星地殼中傳播，InSight 位於一個關鍵的地質邊界附近，那裡的地形比隕石坑密佈的南部高地更平坦、海拔更低。面波在北部地殼中傳播的方式表明，它比 InSight 下方的地殼更緻密，InSight 著陸的區域岩石特別多孔。
InSight 能夠確定地震的起源，這要歸功於 NASA 的火星勘測軌道飛行器 (MRO)。科學家們在檢視軌道飛行器拍攝的影像時，發現了每次撞擊在地表留下的隕石坑，並能夠精確地確定它們形成的確切日期。這兩個隕石坑的直徑都超過 130 米，是 MRO 研究這顆行星 16 年來觀測到的最大的新隕石坑。“這是非常獨特的大型撞擊資料集，”加利福尼亞州聖地亞哥 Malin Space Science Systems 的 MRO 軌道科學運營主管 Liliya Posiolova 說。她說，當第一批影像到達時，“這就像我們以前從未見過的東西，我們幾乎都不敢相信自己的眼睛”。
告別
僅僅因為 InSight 幾乎完成了任務，並不意味著發現會停止。位於蘇黎世瑞士聯邦理工學院 (ETH) 的“火星震服務”一直在存檔該任務的資料。研究人員可能會在未來幾年內利用這些資訊做出新的發現，就像他們利用數十年前阿波羅任務期間收集的月球地震資料一樣。“我非常肯定我們也會對火星做同樣的事情，”英國布里斯托爾大學的地震學家 Anna Horleston 說。
研究人員已經從重新評估 InSight 資料中獲益。最初，他們只能確定火星震的震級，但通常無法確定其位置。由 ETH 地球物理學家 Géraldine Zenhäusern 領導的科學家們弄清楚瞭如何利用火星震地震波的極性來計算其位置。另外，機器學習等新技術已經開始從 InSight 的資料中挖掘出更多的火星震。
一旦 InSight 停止工作，火星將在一段時間內沒有地震儀；歐洲航天局的 ExoMars 著陸器計劃安裝一個地震儀，但該任務涉及與俄羅斯的合作，並且由於俄羅斯入侵烏克蘭而被擱置。
微小的機會是，塵捲風可能會吹走覆蓋在 InSight 太陽能電池板上的灰塵，並延長任務的壽命。但研究人員正在準備告別。“絕對有一種感覺，哦，天哪，這就要結束了，”Horleston 說。
本文經許可轉載，並於 2022 年 10 月 27 日首次發表。