科學家們首次窺視了火星的內心。美國宇航局的 InSight 探測器位於火星表面，目的是深入瞭解這顆行星的內部，它透過聆聽貫穿行星內部的地震能量，揭示了火星核心的大小。
測量結果表明，火星核心的半徑為 1810 至 1860 公里，大約是地球的一半。這比之前的一些估計要大，這意味著核心的密度低於之前的預測。這一發現表明，除了構成其大部分成分的鐵和硫之外，核心還必須含有較輕的元素，例如氧。InSight 科學家本週在德克薩斯州休斯頓舉行的虛擬月球與行星科學會議上做了幾次報告，介紹了他們的測量結果。
像地球和火星這樣的岩石行星被分為地殼、地幔和核心等基本層。瞭解每一層的大小對於瞭解行星的形成和演化至關重要。InSight 的測量將幫助科學家確定火星的緻密、富含金屬的核心是如何在行星冷卻時從上覆的岩石地幔中分離出來的。核心可能仍然是火星 45 億年前熾熱誕生時形成的熔融狀態。
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比較和對比
科學家測量過核心的其他岩石行星體只有地球和月球。增加火星將使研究人員能夠比較和對比太陽系行星的演化過程。與地球類似，火星曾經擁有由核心中液體晃動產生的強大磁場；但隨著時間的推移，磁場急劇下降，導致火星大氣逃逸到太空中，表面變得寒冷、貧瘠，並且比地球更不適宜居住。
蘇黎世瑞士聯邦理工學院的地震學家西蒙·施塔勒在 3 月 18 日的虛擬會議預錄報告中報告了核心的發現。施塔勒拒絕了《自然》雜誌的採訪請求，稱該團隊計劃將該研究提交給同行評審期刊發表。
這項工作建立在InSight 早期的發現之上，這些發現檢測到了火星地殼中的層。“現在我們開始擁有深入到核心的深層結構，”地球物理學家菲利普·洛格農內 (Philippe Lognonné) 在另一次預錄演講中說道。洛格農內在法國巴黎地球物理研究所工作，是 InSight 地震儀團隊的負責人。
該探測器耗資近 10 億美元，於 2018 年在火星著陸，是首個研究這顆紅色星球內部的任務。這個固定著陸器位於火星赤道附近，並聆聽“火星震”，即火星上相當於地震的震動。到目前為止，InSight 已經檢測到大約 500 次震動，這意味著這顆行星的地震活動不如地球活躍，但比月球活躍。洛格農內表示，大多數火星震都非常小，但其中近 50 次的震級在 2 到 4 級之間，足以提供關於行星內部的資訊。
正如地球上的地震儀所做的那樣，InSight 透過研究從地幔和核心之間的深層邊界反彈回來的地震波來測量火星核心的大小。有了足夠多的這些深層傳播波的資訊，InSight 科學家能夠計算出核心-地幔邊界的深度，從而得出核心的大小。地震資料還表明，延伸到地表以下約 700 至 800 公里的上地幔包含一個加厚物質帶，地震能量在該物質帶中的傳播速度較慢。
為了複製行星核心內部的條件，其他研究人員在高壓和高溫下擠壓了不同化學元素的組合。華盛頓特區卡內基科學研究所的地球化學家埃德加·斯廷斯特拉表示，InSight 對火星核心密度的估計與許多基於實驗室的估計一致。
軌道極端
InSight 可能正在耗盡時間進行發現。灰塵一直在堆積在其 2 米寬的太陽能電池板上，減少了航天器可以產生的功率。火星也正朝著其軌道上離太陽最遠的點移動，這將進一步限制航天器充電的機會。
加利福尼亞州帕薩迪納噴氣推進實驗室的 InSight 專案科學家馬克·潘寧表示：“這將導致我們在未來幾個月內減少儀器使用。”
1 月份，該團隊不得不放棄其德國製造的“鼴鼠”，一種本應埋入土壤中並測量熱流的熱探針，但它遇到了摩擦問題，無法深入挖掘。
當白天變成黑夜，反之亦然時，火星上發生的劇烈溫度變化會在 InSight 地震儀收集到的訊號中產生噪聲，因為連線它和著陸器的繫繩暴露在行星表面。因此，InSight 現在正試圖透過將泥土鏟到繫繩上來埋葬它，以試圖對其進行隔熱。
InSight 主要在夜間檢測火星震，因為白天的風會引起過多的晃動並干擾地震訊號。但其著陸點的風季最近已經結束。團隊科學家期待著新的地震平靜期，以便在任務結束前儘可能多地捕捉到火星震。
本文經授權轉載，並於 2021 年 3 月 17 日首次發表。