關(guān)于火星地震活動和地面振動的第一份報告已經(jīng)出現(xiàn)。紅色星球的地震活動水平中等,介于地球和月球之間。
由馬里蘭大學(xué)地質(zhì)學(xué)家組成的國際團隊發(fā)布了InSight任務(wù)的初步結(jié)果,該任務(wù)于2018年11月26日在火星上進行了探測。任務(wù)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)地震實驗(SEIS)數(shù)據(jù)提供了火星人的首次直接地震測量結(jié)果地下和上地殼-地球的巖石最外層。研究結(jié)果于2020年2月24日發(fā)表在《自然地球科學(xué)》雜志的特刊上。
UMD地質(zhì)學(xué)副教授尼古拉斯•施默爾(Nicholas Schmerr)說:“這是第一個任務(wù),專注于對地球以外的任何行星進行直接的地球物理測量,這使我們對火星的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和地質(zhì)過程有了首次真正的了解。” -研究的作者。“這些數(shù)據(jù)正在幫助我們了解行星的工作方式,地震活動率,活躍程度以及活躍位置。”
在235個火星天中獲得的地震數(shù)據(jù)顯示174次地震或地震。在這些事件中,有150次是高頻事件,產(chǎn)生的地面震動類似于阿波羅計劃在月球上記錄的震動。它們的波形表明,地震波穿過異質(zhì)破裂的火星地殼時會反彈。SEIS觀察到的其他24次地震主要是低頻事件。其中三個顯示出兩種不同的波型,類似于構(gòu)造板塊運動引起的地球地震。
UMD地質(zhì)學(xué)副教授,該研究的合著者Vedran Lekic說:“這些低頻事件確實令人興奮,因為我們知道如何分析它們并提取有關(guān)地下結(jié)構(gòu)的信息。”“基于不同的波如何通過地殼傳播,我們可以識別出行星內(nèi)的地質(zhì)層,并確定距震源的距離和位置。”
研究人員確定了三個低頻地震的震源位置和震級,并相信另外十個震級足夠強大,足以在分析后揭示其震源和震級。
施默爾說:“了解這些過程是有關(guān)行星本身的一個更大問題的一部分。”“它能支撐生命,還是曾經(jīng)支撐生命?生命存在于平衡失調(diào)的邊緣。想想地球上的某些區(qū)域,例如深海脊上的散熱孔,那里的化學(xué)作用為生命而非太陽提供了能量。如果事實證明,火星上存在液態(tài)巖漿,并且如果我們能夠確定地球上地質(zhì)最活躍的地方,它可能會指導(dǎo)未來的任務(wù)尋找生命的潛能。”
探測生命跡象是早期的火星探測器Viking 1和Viking 2的主要任務(wù)。每個探測器都帶有地震儀,但它們直接安裝在著陸器上,沒有提供有用的數(shù)據(jù)。Viking 1儀器無法正常解鎖,Viking 2僅從風(fēng)中撞擊著陸器時拾取了噪音,但沒有令人信服的地震信號。
InSight任務(wù)專門用于地球物理勘探,因此工程師致力于解決先前的噪聲問題。著陸器上的機械臂將SEIS地震儀直接放在火星地面上一段距離,以使其與著陸器隔離。該儀器也裝在真空室內(nèi),并被適當(dāng)命名的防風(fēng)和隔熱板覆蓋。SEIS地震儀足夠靈敏,可以分辨出非常微弱的地面振動,在火星上它的噪音比在地球上最安靜的地方發(fā)現(xiàn)的地面振動小500倍。
此外,地震儀還提供了有關(guān)火星天氣的重要信息。低壓系統(tǒng)以及被稱為塵土飛旋的風(fēng)和塵埃的旋流柱足以將地面舉起,以使地震儀能夠記錄基底中的傾斜情況??耧L(fēng)橫過地面也產(chǎn)生了獨特的地震信號。SEIS數(shù)據(jù)結(jié)合氣象儀器的數(shù)據(jù),有助于繪制InSight著陸器附近地面活動的每日周期圖。
研究人員發(fā)現(xiàn),當(dāng)涼爽的空氣從南半球的高地降落到著陸器所在的北半球的極樂世界平原上時,風(fēng)從午夜到清晨逐漸增強。白天,來自太陽的熱量導(dǎo)致對流風(fēng)的形成。下午晚些時候,當(dāng)大氣壓力下降并且發(fā)生了灰塵惡魔活動時,風(fēng)達到了峰值。到了晚上,風(fēng)減弱了,著陸器周圍的環(huán)境變得安靜。從傍晚到午夜左右,大氣條件是如此安靜,地震儀能夠探測到行星內(nèi)部更深處的隆隆聲。