目前,美国宇航局的着陆器已经奄奄一息,但它仍在揭示火星火山活动、地震学甚至最近的陨石撞击的细节。
上图:年12月24日陨石撞击火星的模拟图示。
美国宇航局的洞察号(InSight)着陆器,是一个致力于揭开火星内部秘密的任务,在其灰尘覆盖的太阳能电池板停止提供足够的电力之前,可能只有几个月的时间了。但蹒跚前行的着陆器上的仪器仍在继续工作,继续增进我们对火星火山学和地震学的了解。
今天发表的三篇论文(两篇发表在《科学》杂志上,一篇发表在《自然天文学》杂志上)揭示了火星内部的细节,它的地震波,甚至去年两次重大的陨石撞击火星事件。
陨石撞击火星
其中一篇新论文描述了一种新型地震波,由年12月撞击火星的陨石引发。那次撞击产生的地震波在火星表面传播,洞察号探测到了。这是第一次在地球外探测到这种地震波。
这也是洞察号第一次能够看到火星的另一面,而不是火星内部。苏黎世理工学院的地球物理学家、该论文的主要作者金东彦(DoyeonKim)表示:“在探测到火星表面波之前,我们对火星地壳的了解一直局限于洞察号着陆点下面的东西,因为我们只使用深入地幔的体波。”
地震波揭示了有关火星地壳的新信息:在火星的北部,地壳的密度比洞察号正下方要大。然而,地表波在火星南部高地和北部低地的传播速度是相似的,这表明地壳(至少在地表以下18.64英里)的成分很可能是相似的。
另一篇关于火星陨石的论文提到了两次撞击事件——12月24日的撞击和9月18日的撞击,撞击形成了一系列陨石坑。9月撞击的最大陨石坑宽约英尺,12月撞击的陨石坑宽约英尺。
火星勘测轨道飞行器(MarsReconnaissanceOrbiter)发现了去年12月的撞击地点,该飞行器自年以来一直在观察和成像火星表面。这次的撞击坑比航天器通常看到的撞击坑要大得多。
NASA行星科学部主任洛里·格拉兹(LoriGlaze)在今天举行的新闻发布会上说,造成陨石坑的小行星直径可能在17到33英尺(5-10米)之间。
“我们已经对火星的地壳、内部等了解了很多,”格莱兹说。“这是多么了不起的科学成果。真的是轰轰烈烈的成就。”
火星上到处都是地震和岩浆?
到目前为止,洞察号已经探测到超过次强震——这种地震会在整个星球上产生地震波,着陆器的地震仪可以检测到。对于试图了解火星内部,从地壳到核心的行星科学家来说,这些地震是至关重要的。反过来,这些发现可以揭示火星是如何形成的,以及这颗行星今天的地球物理活动程度。
今年4月和5月,洞察号在短短两周内探测到了迄今为止最大的火星地震。最大的震级为5级,这在地球上会有强烈的感觉,但只会造成轻微的破坏。
但研究人员不确定地震是从哪里开始的,因为火星的震动会发送地震波在火星内部反弹。当洞察号探测到这些波时,它们的起源可能还不清楚。
上图:CerberusFossae的地形图,这是火星上一个以大裂谷为特征的古老火山区。
一项对多次地震的新分析发现,近20次地震的震中都在CerberusFossae的中部地区,这是极乐平原上以崎岖的裂谷为特征的狭长地带。将该地区的低频火星震与CerberusFossae的图像进行比较,研究小组在该地区发现了深色尘埃,这表明火山活动可能在过去5万年发生过。科学家们一直在争论火星上是否还有活火山。
这篇论文的主要作者、苏黎世理工大学的地球物理学家西蒙·施泰勒(SimonSthler)表示:“这些地震的光谱特征表明地壳较弱,相对较软。基本上,它们听起来音调很低。更像是你打碎了一支柔软的蜡烛而不是坚硬的玻璃。”
信号的柔软程度表明,西蒙·施泰勒的团队认为火星内部可能仍然存在岩浆(熔化的熔岩)。
数十亿年前,火星上的火山非常活跃。即使是距离洞察号大约英里的“毅力”号探测器也发现了比科学家预期更多的火山岩,而不是它希望探测的沉积层。但CerberusFossae仍然在隆隆作响的事实表明,火山作用可能仍然与火星表面的形成有关。
早在今年5月,NASA就宣布洞察号任务可能会在年12月结束,但在6月,该机构表示,任务可能会更快结束,因为该团队希望优先收集更多的科学数据,而不是着陆器的寿命。毕竟,如果不进行任何科学研究,那么积极的科学任务又有什么意义呢?
上图:一幅描绘陨石撞击火星和地震波传播的示意图。
今年9月,一名NASA发言人表示,着陆器可能会在10月下旬至明年1月期间在任何地方死亡。它的真正有效期取决于附着在太阳能电池板上的灰尘的数量。火星上的尘埃非常细,由于静电力的作用,尘埃粘在了这个火星上的机器人身上。(科学家们一直在研究这个问题的解决方案,但恐怕来不及解决洞察号的问题了。)
最近的团队希望,洞察号在关闭之前能传输一些更有用的数据。西蒙·施泰勒说,他的团队预计着陆器还能坚持大约4到8周,但他们已经期待了一年。洞察号的首席研究员布鲁斯·班纳特在今天的NASA新闻发布会上也陈述了同样的时间线。
值得赞扬的是,洞察号的团队已经与顽固的灰尘作了斗争,甚至在面板上倾倒灰尘,试图去除一些灰尘。这只是推迟了不可避免的事情,但洞察号已经超出预期地存活了下来。
当“洞察号”最终关闭电源时,火星上将不再有其他地震站。着陆器的终点已经近在眼前,但它在火星上的辛勤工作超出了人们的预期。
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