“火星地震”可能撼动整个行星科学

【博科园-科学科普】从明年开始，科学家们将首次深入火星地壳。届时美国国家航空航天局将派出第一个机器人着陆器，致力于探索火星的地下。“洞见”是利用地震勘测来进行室内探索的，它将研究火星的地壳、地幔和地核。这样做可以帮助回答一个大问题：行星是如何诞生的？美国宇航局喷气推进实验室的首席研究员Bruce Banerdt说，地震学是对地震的研究，它已经揭示了地球上的一些答案。但是地球在数十亿年的时间里一直在搅动它的地质记录，隐藏着它最古老的历史。火星的大小只有地球的一半，但它的数量却少得多：它是一颗“化石行星”，保存着它早期出生的历史。

图片版权：NASA/JPL-Caltech

在形成过程中，这个没有特征的岩石变成了一个多样化而迷人的星球，就像毛虫变成蝴蝶一样，想用地震学来了解火星是如何形成的，以及行星是如何形成的。【对行星进行CT扫描】当岩石破裂或移动时，它们发出的地震波会在整个行星上反弹。这些被称为地震的波，以不同的速度传播，取决于它们穿越的地质材料。地震检波器，像InSight的SEIS仪器，测量这些地震的大小、频率和速度，为科学家提供他们经过的材料的快照。地震仪就像一台照相机，可以拍摄行星内部的图像，这有点像对一颗行星进行CT扫描。

火星的地质记录包括较轻的岩石和矿物——它们从火星的内部升起，形成火星的地壳——以及更重的岩石和矿物，它们下沉形成火星的地幔和地核。通过了解这些材料的分层，科学家可以解释为什么一些岩石行星变成了“地球”而不是“火星”或“金星”——这是理解生命在宇宙中出现的关键因素。每次发生在火星上的地震，都会让我们看到地球内部的“快照”。InSight团队估计，在任务过程中，飞船将会看到几十到几百次的地震。微小的陨石通常会通过稀薄的火星大气层，也会成为地震的“快照”。一开始会是一幅模糊的画面，但我们看到的地震越多，就会与清晰。一项挑战是只使用一个位置就能完整地观察火星。

地球上的大多数地震学都是从多个观测站测量的。InSight将拥有该行星唯一的地震检波器，要求科学家以创造性的方式解析数据。可以测量来自同一地震的不同海浪如何反弹，并在不同的时间撞击空间站。InSight将不会是美国宇航局第一次做地震学的任务。阿波罗计划包括四个月球地震检波器。宇航员们发射迫击炮弹来制造震动，在地表下约有328英尺(100米)。他们将火箭的上一级火箭送入月球，产生的波使他们能够探测到月球的地壳。他们还发现了数以千计的真实的月震和陨石撞击。上世纪70年代末，海盗号着陆器试图在火星上进行地震学研究。

但这些地震检波器位于着陆器的顶部，这些人的腿上的风力都是带有减震器的。这是一个残疾人实验，在火星上没有做地震学——在火星上做了三英尺。洞察力比地震学更重要。探测器上的无线电信号的多普勒频移可以揭示行星的核心是否仍在熔化，自掘探头是用来测量内部热量的。风、压力和温度传感器将使科学家们减少由天气引起的振动“噪音”。将所有这些数据结合起来，将给我们提供迄今为止最完整的火星照片。

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内容：经“博科园”判定符合今主流科学

来自：喷气推进实验室

编译：中子星

审校：博科园

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