賴(lài)斯大學(xué)的地震學(xué)家利用NASA在火星上的InSight Lander的數(shù)據(jù)，首次對(duì)從地殼到紅色行星核心的三個(gè)地下邊界進(jìn)行了直接測(cè)量。

“最終可以幫助我們理解行星的形成，”本周在線(xiàn)發(fā)表在《地球物理研究快報(bào)》上的一項(xiàng)研究的合著者艾倫·萊萬(wàn)德說(shuō)。萊昂德說(shuō)，雖然火星地殼的厚度和核心的深度是用許多模型計(jì)算出來(lái)的，但I(xiàn)nSight數(shù)據(jù)允許進(jìn)行首次直接測(cè)量，這些數(shù)據(jù)可用于檢查模型并最終對(duì)其進(jìn)行改進(jìn)。

這項(xiàng)研究的共同作者，萊斯大學(xué)的研究生鄧登壯說(shuō)：“在火星上沒(méi)有板塊構(gòu)造的情況下，與地球相比，它的早期歷史大部分被保留了下來(lái)。” “對(duì)火星地震邊界的深度估計(jì)可以提供一些跡象，以更好地了解它的過(guò)去以及總體上地球行星的形成和演化。”

尋找有關(guān)火星內(nèi)部及其形成過(guò)程的線(xiàn)索是InSight的主要目標(biāo)，InSight是于2018年11月降落的機(jī)器人著陸器。探測(cè)器的圓頂形地震儀使科學(xué)家能夠以大致相同的方式收聽(tīng)行星內(nèi)部的微弱隆隆聲。醫(yī)生可能會(huì)用聽(tīng)診器聽(tīng)病人的心跳。

地震儀測(cè)量來(lái)自地震波的振動(dòng)。就像標(biāo)記卵石打擾池塘表面的圓形波紋一樣，地震波流過(guò)行星，標(biāo)記出流星撞擊或地震等擾動(dòng)的位置和大小，在紅色星球上被適當(dāng)?shù)胤Q(chēng)為“地震”。從2019年2月到2019年9月，InSight的地震儀記錄了其中的170多個(gè)。

地震波通過(guò)不同種類(lèi)的巖石時(shí)也會(huì)發(fā)生微妙的變化。地震學(xué)家已經(jīng)研究了地球上地震記錄的模式超過(guò)一個(gè)世紀(jì)，并且可以使用它們來(lái)繪制油氣藏和更深層的位置圖。

鄧說(shuō)：“研究地下結(jié)構(gòu)的傳統(tǒng)方法是使用密集的地震臺(tái)網(wǎng)分析地震信號(hào)。” “火星的構(gòu)造活動(dòng)少得多，這意味著與地球相比，它的地震事件要少得多。而且，由于火星上只有一個(gè)地震臺(tái)，我們不能采用依賴(lài)地震網(wǎng)絡(luò)的方法。”

賴(lài)斯(Revander)，賴(lài)斯(Rice)的地球，環(huán)境與行星科學(xué)的Carey Croneis教授和鄧(Deng)使用一種稱(chēng)為環(huán)境噪聲自相關(guān)的技術(shù)分析了InSight的2019年地震學(xué)數(shù)據(jù)。鄧說(shuō)：“它利用火星上單個(gè)地震臺(tái)站記錄的連續(xù)噪聲數(shù)據(jù)，從地震邊界中提取出明顯的反射信號(hào)。”

鄧和勒萬(wàn)德的第一個(gè)邊界是火星的地殼和著陸器之間的距離，該著陸器位于著陸器下方約22英里(35公里)處。

第二個(gè)是地幔內(nèi)的過(guò)渡帶，硅酸鎂鐵經(jīng)歷地球化學(xué)變化。在該區(qū)域的上方，這些元素形成了一種稱(chēng)為橄欖石的礦物，在其下方，熱量和壓力將它們壓縮成一種名為沃茲利石的新礦物。該區(qū)域被稱(chēng)為橄欖石-輝石巖過(guò)渡帶，位于InSight下690-727英里(1,110-1,170公里)處。

鄧說(shuō)：“橄欖石-輝石轉(zhuǎn)變的溫度是建立火星熱力模型的重要關(guān)鍵。” “從過(guò)渡的深度，我們可以輕松地計(jì)算壓力，并由此得出溫度。”

他和列文德測(cè)量的第三個(gè)邊界是火星地幔與其鐵含量高的核心之間的邊界，他們?cè)谥懫飨路桨l(fā)現(xiàn)了945-994英里(1,520-1,600公里)。鄧說(shuō)，更好地理解這一邊界“可以從化學(xué)和熱學(xué)角度提供有關(guān)地球發(fā)展的信息。”