洞察號(hào)，第一位火星聽風(fēng)者！

由美國(guó)國(guó)家航空和宇宙航行局發(fā)射的火星登陸器通過聽風(fēng)繪制了史上第一幅火星地下地圖

風(fēng)的聲音揭秘了火星地下形態(tài)的種種細(xì)節(jié)。

圖解：一位藝術(shù)家描繪的美國(guó)國(guó)家航空和宇宙航行局發(fā)射的洞察號(hào)火星著陸器所探索的淺層地下狀況概念圖。（圖源：蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院 / Géraldine Zenh?usern）

研究人員通過聆聽風(fēng)在火星赤道附近的土壤和巖石層中回響的聲音，繪制出了第一張火星地下地圖。

該研究小組使用了美國(guó)宇航局（以下稱NASA）洞察號(hào)探測(cè)器——于2018年降落在平坦的“極樂平原”上，以研究席卷這個(gè)星球的弱“火星地震”——上的針探儀器。洞察號(hào)獲得的數(shù)據(jù)顯然可以讓科學(xué)家得到一個(gè)關(guān)于火星地下組織的粗略構(gòu)想，包括其地幔的性質(zhì)和地殼的厚度。

瑞士地球物理學(xué)家領(lǐng)導(dǎo)的研究小組首次使用一項(xiàng)在地球上開發(fā)并調(diào)整鞏固的新技術(shù)，來讓著陸器的儀器直接觀察火星干燥地表的下層，探索其離地殼660英尺（200米）內(nèi)的事物。

“我們應(yīng)用的是一種在地球上成熟發(fā)展的技術(shù)，來確定地震風(fēng)險(xiǎn)地點(diǎn)，并研究地下結(jié)構(gòu)，”n. 塞德里克 施韋施巴赫，工作于蘇黎世的瑞士聯(lián)邦理工學(xué)院(ETH)的一位地理學(xué)家，也是新論文的通訊作者，這樣告訴Space。

“這種技術(shù)是依據(jù)環(huán)境振動(dòng)工作的，”施韋施巴赫說?！霸诘厍蛏希祟悡碛泻Ｑ?，風(fēng)，這些都使得地面無時(shí)無刻在抖動(dòng)，而人們?cè)谀硞€(gè)點(diǎn)測(cè)量震動(dòng)，就會(huì)留有一個(gè)地下印記?！?/p>

逼近真相

從本質(zhì)上來說，地表的混亂運(yùn)動(dòng)使得地殼不斷震動(dòng)。這些極為微小的震動(dòng)在深入地下時(shí)會(huì)被無限放大，最終會(huì)被敏感的儀器所捕捉。

火星，施韋施巴赫說，相對(duì)地球要安靜的多。這個(gè)星球上沒有海洋，并且火星的大氣層要稀薄許多，導(dǎo)致那里的風(fēng)更加微弱難以捉摸。再加上地理學(xué)家在地球上可以使用無數(shù)個(gè)監(jiān)測(cè)站，然而在火星，他們只有一個(gè)選擇:洞察號(hào)著陸器。

不過，依靠聽這顆紅色行星因?yàn)殡E石坑和平原地下的地面的相互作用而產(chǎn)生的風(fēng)，揭示了地下結(jié)構(gòu)中驚人的細(xì)節(jié)。

“我們?cè)绞巧钔诘叵?，分辨率越低，”施韋施巴赫說，“靠近地表時(shí)，我們可以分辨出一米(三英尺）厚的地層。但是在更深的地方，實(shí)際上只能分辨出幾十米。”(10米＝33英尺)

這張地圖使得人類能瞥見過去幾十億年火星的進(jìn)化。它揭露了一層意想不到的深層沉積物以及厚厚的凝固熔巖，所有這些都覆蓋著10英尺厚(3米)的砂質(zhì)風(fēng)化層。

圖解:藝術(shù)家對(duì)NASA火星著陸器下淺層地下的完整概念圖。(圖源蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院 / Géraldine Zenh?usern)

這個(gè)令人驚訝的沉積層位于火星表面下半處，海拔100到230英尺(30到70米)，夾在兩層凝固的古代熔巖之間。

他說：“我們?nèi)栽谘芯咳绾巫匪荽_定這一層的年齡，”他說?！暗嬖V我們，那個(gè)地方的地質(zhì)歷史可能比我們最初想象的要復(fù)雜，而且那個(gè)地方過去可能發(fā)生了更多的地質(zhì)變遷?！?/p>

研究人員將包含這種沉積物的兩個(gè)熔巖層與之前對(duì)附近隕石坑的地質(zhì)研究進(jìn)行了比較。這些數(shù)據(jù)使他們能夠?qū)⑦@些地層的起源大致框定在大約17億年和36億年前的火星，這是火星地質(zhì)歷史上的兩個(gè)重要時(shí)期。

在較年輕的熔巖層的頂部，就在地表風(fēng)化層的下方，有一條大約50英尺厚（15米）的巖石物質(zhì)帶，很可能是由過去的隕石撞擊，使它們從火星表面無規(guī)則運(yùn)動(dòng)上升至半空，然后像雨點(diǎn)般回到了火星表面。在未來，科學(xué)家們希望看到他們能以火星地殼下幾英里的地方為基礎(chǔ)，進(jìn)一步擴(kuò)展他們的技術(shù)。

施韋施巴赫說：“我們現(xiàn)在在此領(lǐng)域仍然有一個(gè)盲區(qū)?！?/p>

基于洞察號(hào)的數(shù)據(jù)進(jìn)行的早期對(duì)火星核心、地幔和地殼的研究，揭示了火星和地球之間驚人的差異。這兩顆行星一般被大眾認(rèn)為是太陽系的雙胞胎，甚至在某種程度上它們的進(jìn)化路徑相似得仿佛共享同一套基因。

這兩顆行星在最開始都形成了寬廣的海洋和厚厚的大氣層。但后來，火星失去了它的保護(hù)性磁場(chǎng)，這使得粗糙的太陽風(fēng)，即從太陽發(fā)出的帶電粒子流，逐漸剝奪了火星的大氣層，火星發(fā)展成了今天的模樣，與地球相比是另一個(gè)世界。科學(xué)家們希望這兩顆行星的地質(zhì)學(xué)研究對(duì)比能夠?yàn)樗鼈內(nèi)缃竦摹胺值罁P(yáng)鑣”提供一些線索。

BY:Tereza Pultarova

FY:余婕

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