有史以來最大的火星地震可能是“洞察號”的絕唱

5 月 4 日，在任務進行三年半後，美國國家航空航天局的“洞察號”著陸器記錄了有史以來探測到的最大“火星地震”。這次 5.0 級的地震比之前創紀錄的紅色星球地震強大近 10 倍，達到了美國國家航空航天局地質學家夢想在火星上發現的上限。這可能被證明是該任務的絕唱。

在創紀錄的地震發生不到兩週後，美國國家航空航天局宣佈“洞察號”遇到了麻煩——不是來自地震活動，而是來自太陽能電池板上緩慢積累的一層鐵鏽紅色塵埃。除非出現偶然的一陣風來清除灰塵，否則著陸器可能會在 7 月初至中旬死亡。現在，美國國家航空航天局的工程師們正在加緊收集儘可能多的資料，利用“洞察號”剩餘的時間。

自 2018 年末在火星上著陸以來，“洞察號”面臨著一系列獨特的挑戰。在地球上，地質學家通常使用戰略性地放置在地質活動區域並牢固地錨定在地面上的地震臺陣列來收集地震資料，以保護它們免受風、水和人群走動造成的過度振動。

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相比之下，“在火星上，我們只有一個地震儀，”布朗大學的行星科學家英格麗·道巴爾說，她幫助規劃了“洞察號”的目標。這使得很難 точно 定位地震的確切來源。

除了僅限於單個站點外，“洞察號”的大部分裝置都位於地面之上，因為埋藏它們將異常困難。“你不能派挖掘機去火星，”西北大學的地震學家蘇珊·範德利說，她沒有參與“洞察號”任務。即使部署了防風和太陽能防護罩，“洞察號”的裝置仍然容易受到地球地震儀根本不必處理的自然現象的噪聲干擾。

該任務配備了一臺地下儀器——但不幸的是，它沒有按計劃執行。“洞察號”的熱流和物理性質包，被親切地稱為“鼴鼠”，旨在測量從行星地殼深處向上流動的熱量。但是，當“鼴鼠”在 2019 年部署時，它立即遇到了麻煩。事實證明，火星土壤的摩擦力小於“洞察號”地質學家的計劃，導致探測器無法達到其計劃中約五米的深度。“鼴鼠”最終僅設法穿透了火星表面五釐米。

“無法獲得熱流測量可能是該任務最大的失望，”洞察號首席研究員布魯斯·班納特在 5 月 17 日的新聞釋出會上說。

儘管如此，“洞察號”還是為地質學家提供了一個前所未有的視窗，瞭解火星的內部運作。事實上，該任務非常成功，以至於美國國家航空航天局在其於 2020 年底完成主要目標後，批准了為期兩年的延期。根據從 1300 多次火星地震中收集的資料，科學家們現在對行星核心的大小和密度有了更準確的瞭解，它比之前認為的更大且密度更低。他們還對驅動火星地質活動的機制有了大量的瞭解。

岩石天體上的地震可能由多種不同的因素觸發：斷層線、火山、隕石撞擊，甚至其他行星的影響。“許多月震是由於地球施加的引力造成的，”範德利說。

地球上大約 90% 的地震是由構造板塊的運動產生的，構造板塊是行星岩石圈的大塊板塊，它們在半固態軟流層之上滑動，偶爾會相互碰撞。地球的構造板塊非常活躍，尤其是在某些斷層線附近（想想聖安地列斯斷層）。壓力在這些區域的板塊下方積聚，因為它們相互研磨，並以震動的形式週期性地釋放出來。

然而，火星的岩石圈缺乏這些明顯的板塊邊界。“它不是擁有多個構造板塊，而是一個厚厚的板塊，”道巴爾解釋說。這意味著，火星的地震活動並非源於滑動或研磨板塊構造，而必須來自其他某種機制。科學家們現在懷疑，大多數火星地震是由行星內部逐漸冷卻引起的，很久以前，行星內部足夠熱，可以噴發出高聳的超級火山，例如奧林匹斯山——整個太陽系中最高和最大的山峰。隨著這些火山熱點周圍的地面在地質時間尺度上沉降，火星地殼像掉落的蛋奶酥一樣破裂，將衝擊波擴散到整個行星。

這種活動很可能引發了 5.0 級地震。行星科學家認為，在沒有劇烈的構造板塊運動的情況下，火星地震無法與地震的強度相提並論，地震通常達到 7.0 級及以上。

儘管“洞察號”進行了成功的研究，但地質學家仍然對火星的地震活動存在揮之不去的疑問。例如，地震有時足夠淺，可以在我們星球的表面產生起伏的“過山車”波。“我們還沒有真正在火星上看到過這些，”範德利說。“而且還不完全清楚為什麼。”最近發生的巨大火星地震的確切來源仍然不清楚。

但最有可能的是，這些問題將不得不至少等到——或者如果——歐洲航天局的 ExoMars 火星車任務起飛。“洞察號”可能到期日正在逼近，因為它的太陽能電池板因灰塵而失效。該實驗通常每天需要 5000 瓦時的電力才能執行。“今天，我們可用的電力約為十分之一，”美國國家航空航天局噴氣推進實驗室系統工程師和“洞察號”副專案經理卡蒂亞·薩莫拉·加西亞在 5 月 17 日的新聞釋出會上說。ExoMars 火星車原定於今年晚些時候起飛，也配備了地震儀。不幸的是，該專案因俄羅斯入侵烏克蘭而被無限期擱置，使“洞察號”沒有明確的繼任者。

可能會有一陣旋風——一種常見的火星現象——出現，將面板吹乾淨。此類事件使美國國家航空航天局的“勇氣號”和“機遇號”火星車在計劃的三個月壽命之外又存活了數年。然而，這種可能性似乎越來越渺茫。“也許我們會遇到一股強勁的塵暴，我們將有足夠的電力繼續執行一段時間，”道巴爾說。“但我們還沒有看到太多這種情況。”

在那之前，“洞察號”團隊計劃繼續儘可能多地從他們的著陸器中擠出地震資料。研究人員將繼續研究它已經發回的所有觀測結果，並在未來幾年內繼續研究。道巴爾認為這是一個苦樂參半的結局和一個令人興奮的開始結合在一起。“對於行星科學家來說，這就是它的意義所在。”