苏黎世联邦理工学院火星服务处的研究人员一直在二手诺基亚分析美国宇航局洞察号任务的地震仪在一颗邻近行星上的测量结果。在近三年的时间里，它在火星上探测到的地震波都是从各自的震源(震源)传播到火星深处的。然而，研究人员一直希望发生一个事件，也会产生沿行星表面传播的波。他们的等待终于在2021年12月24日得到了回报，当时一颗陨石撞击火星产生了他们期待已久的那种表面波。
地震读数的非典型特征使研究人员怀疑震源在火星表面附近，因此他们联系了正在研究火星轨道探测器的同事。事实上，火星勘测轨道器在2021年12月下旬拍摄的图像显示，距离“洞察号”约3500公里处有一个巨大的撞击坑。
苏黎世联邦理工学院地球物理研究所的地球物理学家、高级研究科学家Doyeon Kim说:“这个位置与我们对震源的估计非常吻合。”金是一项刚刚发表在《科学》杂志上的研究的主要作者。研究人员还确定了距离“洞察号”不到7500公里(约5000英里)处的陨石撞击是第二次非典型地震的震源。
因为每一次地震的震源都在地表，它们不仅产生了类似于先前记录的震源位于更大深度的火星地震的体波，而且还沿地球表面传播。“这是首次在地球以外的星球上观测到地震波。甚至阿波罗登月计划也没有做到这一点，”金说。
地震表面波对研究人员如此重要的原因是它们提供了有关火星地壳结构的信息。地震波是在地震中穿过火星内部的一种波体，迄今为止，它能让我们深入了解火星的地核和地幔，但对着陆器以外的地壳却知之甚少。
开车晚上看有痛痛的声音视频免费“到目前为止，我们对火星地壳的了解仅仅是基于洞察号登陆器下的单点测量，”金解释说。表面波分析的结果使他吃惊。平均而言，撞击地点和洞察号地震仪之间的火星地壳结构非常均匀，密度很高。然而，在着陆器的正下方，研究人员此前曾探测到三层地壳，这意味着密度较低。
这些新发现意义非凡，因为一颗行星的地壳为它如何形成和演化提供了重要线索。由于地壳本身是地幔早期动力学过程和随后的岩浆过程的结果，它可以告诉我们数十亿年前的条件和撞击的时间线，这在火星早期尤其常见。
Kim解释了新的测量方法，“表面波传播的速度取决于它们的频率，而频率又取决于它们的深度。”通过测量地震数据在不同频率上的速度变化，就有可能推断出速度在不同深度上的变化，因为每个频率对不同深度都很敏感。这为估计岩石的平均密度提供了基础，因为地震速度也取决于地震波所经过的材料的弹性特性。这些数据使研究人员能够确定火星表面以下大约5到30公里深处的地壳结构。
那么，为什么最近观测到的表面波的平均速度比根据早期洞察号火星着陆器下的点测量得出的预期要高得多呢?这主要是由于地表岩石，还是其他机制在起作用?一般来说，火山岩比沉积岩表现出更高的地震速度。此外，两个陨石撞击和测量地点之间的路径经过火星北半球最大的火山地区之一。
熔岩流动和火山过程产生的热量所造成的孔隙空间的封闭会增加地震波成品网站W灬 源码1688三叶草的速度。“另一方面，洞察号着陆点下面的地壳结构可能是以一种独特的方式形成的，可能是30多亿年前的一次大型流星撞击中，物质被喷射出来。这意味着着陆器下面的地壳结构可能不能代表火星地壳的一般结构，”金解释说。
这项新研究也有助于解决一个长达几个世纪的谜团。自从第一批望远镜对准火星以来，人们就知道火星的南半球和北半球之间存在着强烈的对比。南半球的主要特征是被陨石坑覆盖的高原，而北半球主要由平坦的火山低地组成，这些低地在地球早期的历史中可能被海洋覆盖。这种南部高地和北部低地的划分被称为火星二分法。
苏黎世联邦理工学院地震学和地球动力学教授Domenico Giardini说:“就目前的情况来看，我们还没有一个普遍接受的解释来解释这种二分法，因为我们一直无法看到地球的深层结构。”“但现在我们开始发现这一点。”最初的结果似乎推翻了火星二分法的一个广泛流传的理论:北部和南部的地壳可能不像人们通常认为的那样由不同的物质组成，而且它们的结构可能在相关的深度惊人地相似。
苏黎世联邦理工学院的研究人员预计很快会有进一步的结果。2022年5月，洞察号观测到迄今为止最大的火星地震，震级为5级。它还记录了由浅层事件产生的地震波。这一切发生得很及时，因为洞察号的任务即将结束，现在着陆器的太阳能电池板已经被灰尘覆盖，它的电力即将耗尽。对数据的初步分析证实了研究人员从其他两次陨石撞击中获得的发现。
“这太疯狂了。我们已经等了这么久这些波，现在，就在陨石撞击几个月后，我们观察到这次大地震产生了非常丰富的表面波。这使得我们可以看到地壳更深处，大约90公里福建大菠萝官方网站深。”Kim说。
