NASA登陆器首次探测到“火星震”

NASA登陆器首次探测到“火星震”
美国宇航局洞察号火星登陆器的艺术图。美国宇航局宣布,登陆器可能在这颗红色星球上探测到了震动——有记录以来的第一次“火星震”。
示意图:NASA/JPL-CALTECH
 
撰文:MAYA WEI-HAAS和MICHAEL GRESHKO
 
  NASA洞察号火星登陆器记录下了第一次“火星震”,在遥遥千万公里外引起了地球地震学家的轰动,也为我们对这颗红色星球的研究开启了一个新纪元。
 
  4月6日出现的微弱信号是火星的首震,科学家们认为其来自火星内部,而不是出自表面力的作用,比如风。但是研究者们仍在研究数据,以确定震动的确切来源。
 
  探测到的震波非常微小,也就相当于2级或2.5级地震,在地球表面的话几乎难以察觉。但是对于洞察号的科学家们来说,这次微弱的震动却标志着一个重大时刻,自从2018年12月安装了这个地震检波器,并在几周前正式开启监测阶段后,科学家们一直盼望着这一天的到来。
 
  “第一个月时,就好像‘这样挺好,这样挺好,没问题,’”NASA洞察号任务的首席研究员Bruce Banerdt说。“然后到了第二个月我们就变成了‘呃,随时了,来吧火星,露一手。’”
 
  “我控制不住的没日没夜查看我的邮件,”NASA马歇尔太空飞行中心的行星科学家,也是洞察号研究员之一的Renee Weber补充道。“甚至在我每天早上起床之前,我都会看一下我的手机然后觉得,‘也许今天就是我们检测到首震的日子!’”
 
  终于,在洞察号登陆火星128个火星日后,微弱的震波传来了。研究队急忙查看信号——并确认了这很有可能是一次火星震。“整个队伍都松了一口气,”Banerdt回忆到。
 
  “我追寻这次火星震已经有30年了,”他说。“对我来说,这可以算是我职业生涯的终极追求了……我得到了我在上世纪80年代就梦想能够得到的数据。”
 
什么是“火星震”?
 
  地球上的地震主要是由我们不断变化的构造板块的规律运动引起的。因为它们在争夺位置,压力不断累积直到它们无法承受,就这样触发了一个断点,而我们的感受就是地震。
 
NASA登陆器首次探测到“火星震”
这个红点标志着NASA洞察号登陆器在埃律西昂平原中最后的着陆点,那是火星赤道以北一片平坦的熔岩平原。人们曾预估这艘宇宙飞船有99%的机会降落在这片范围更广的蓝色椭圆上。
摄影:NASA/JPL-CALTECH/ASU
 
  但跟地球不一样的是,火星似乎没有构造板块。而这次震动被认为是来自这星球随着时间推移的缓慢冷却,导致球体表面收缩并产生裂缝。这波震动也可能来自流星的撞击或地底深处的岩浆运动。
 
  研究者们希望能利用火星的震颤来研究火星内部。研究方法有点像利用超声波来窥视身体内部:通过观察震波在星球内部如何反弹,研究者们能就此推断其内部构造。
 
我们能从此次事件中看出什么?
 
  最新的震动以及其他三次还未经确认的火星震都太过微弱,无法让科学家们去了解火星的铁锈红色地表下究竟发生了什么。但这也不意味着震动信号是无用的。
 
  “它开始向我们诉说火星有多活跃,”Banerdt说。
 
NASA登陆器首次探测到“火星震”
2019年2月4日,洞察号放置了一个防风隔热罩来保护登陆器于2018年12月19日布在火星表面的地震检波器。
摄影:NASA/JPL-CALTECH/ASU

NASA登陆器首次探测到“火星震”
登陆器的地震检波器叫做SEIS,是由法国国家太空研究中心制造,并由其他欧洲研究人员和美国宇航局喷气推进实验室进行支持的。它极其敏感,能够探测到比氢原子宽度还小的震动。
摄影:NASA/JPL-CALTECH/ASU
 
  在地球上,有一种被称为古登堡-理查德定律的固定等式,说的是震级每降低一个单位,或者说释放的能量减少了32倍,地震频率就会增加约10倍。该近似值也适用于月球,Banerdt强调。所以通过监测这些微弱震动的频率,科学家们也许能了解到还需要多久才能见到更大的震动。
 
  这次震动出奇的长——持续大概了10分钟,也许能带来火星表面的线索。Weber补充说比起地球的震动,这次火星震看起来更像阿波罗计划记录下来的月球地震韦德娱乐1946手机版。
 
  这种差异也许能归结为宇宙中土壤的变化,Weber解释说。月球表面布满了风化层,就是由流星撞击及其他磨损形成的一种非常细的锯齿状物质。但是在地球上,我们活跃的地质环境不断侵蚀小沙粒,改变了我们的土壤凝聚方式。结果就是,震波穿透这两种世界的最上层的方式产生了差异。那些在地球上以短而尖锐的爆发形式出现的信号在月球上会变得模糊许多。
 
  Weber警告说火星冗长的震动未必意味着其土壤属性是罪魁祸首。洞察号考察队正在积极确定具体细节。
 
  “我们已经组装了一系列工具等震动来临时对其进行分析……所以当我们看到第一波震动信号并不适于用那些组装好的工具来接收的时候觉得有一点沮丧,”Weber说。“但这也意味着我们将有更多的乐趣和刺激,因为我们将要组装新的工具了。”
 
还有希望接收更多震动么?
 
  洞察号运行的时间越长,能捕捉到的事件就越多;如果这些首波信号真的是火星震,会有更多的数据来确认的。而且Weber也强调了根据卫星观测得出的撞击率,洞察号几乎一定会在执行任务的某个时刻感受到流星撞击的震动。
 
  “我们观测到其他东西只是时间问题,”她说。
 
  不管洞察号发现了什么,它每一次感受到的撞击和震动都会增加我们对这颗红色星球的了解,亚利桑那州立大学的火星科学家Tanya Harrison说。“它帮我们描绘出火星仍然是一个活跃的地方——我认为这与我们在维京时代的观点截然不同,”她说,指的是20世纪70年代登陆火星表面的任务。“我们在逐步构建这个故事。”
 
  每一项新实验似乎都显示着这颗红色星球比我们想象的更加复杂,她强调:撞击坑,滑坡,移位的极冠,和如今甚至可能是来自火星内部的韦德娱乐1946手机版迹象。
 
  科学家们为这次事件激动万分的同时,也对即将发生的事情感到更加兴奋。
 
  就像Banerdt说,“保持关注——我相信马上就会有更多了。
 
(译者:追歆)
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