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火星的首次直接地震测量揭示了一个地质活跃的星球

关于火星地震活动和地面振动的第一份报告已经出现。红色星球的地震活动水平中等,介于地球和月球之间。

由马里兰大学地质学家组成的国际团队发布了InSight任务的初步结果,该任务于2018年11月26日在火星上进行了探测。任务的内部结构地震实验(SEIS)数据提供了火星人的首次直接地震测量结果地下和上地壳-地球的岩石最外层。研究结果于2020年2月24日发表在《自然地球科学》杂志的特刊上。

UMD地质学副教授尼古拉斯•施默尔(Nicholas Schmerr)说:“这是第一个任务,专注于对地球以外的任何行星进行直接的地球物理测量,这使我们对火星的内部结构和地质过程有了首次真正的了解。” -研究的作者。“这些数据正在帮助我们了解行星的工作方式,地震活动率,活跃程度以及活跃位置。”

在235个火星天中获得的地震数据显示174次地震或地震。在这些事件中,有150次是高频事件,产生的地面震动类似于阿波罗计划在月球上记录的震动。它们的波形表明,地震波穿过异质破裂的火星地壳时会反弹。SEIS观察到的其他24次地震主要是低频事件。其中三个显示出两种不同的波型,类似于构造板块运动引起的地球地震。

UMD地质学副教授,该研究的合著者Vedran Lekic说:“这些低频事件确实令人兴奋,因为我们知道如何分析它们并提取有关地下结构的信息。”“基于不同的波如何通过地壳传播,我们可以识别出行星内的地质层,并确定距震源的距离和位置。”

研究人员确定了三个低频地震的震源位置和震级,并相信另外十个震级足够强大,足以在分析后揭示其震源和震级。

施默尔说:“了解这些过程是有关行星本身的一个更大问题的一部分。”“它能支撑生命,还是曾经支撑生命?生命存在于平衡失调的边缘。想想地球上的某些区域,例如深海脊上的散热孔,那里的化学作用为生命而非太阳提供了能量。如果事实证明,火星上存在液态岩浆,并且如果我们能够确定地球上地质最活跃的地方,它可能会指导未来的任务寻找生命的潜能。”

探测生命迹象是早期的火星探测器Viking 1和Viking 2的主要任务。每个探测器都带有地震仪,但它们直接安装在着陆器上,没有提供有用的数据。Viking 1仪器无法正常解锁,Viking 2仅从风中撞击着陆器时拾取了噪音,但没有令人信服的地震信号。

InSight任务专门用于地球物理勘探,因此工程师致力于解决先前的噪声问题。着陆器上的机械臂将SEIS地震仪直接放在火星地面上一段距离,以使其与着陆器隔离。该仪器也装在真空室内,并被适当命名的防风和隔热板覆盖。SEIS地震仪足够灵敏,可以分辨出非常微弱的地面振动,在火星上它的噪音比在地球上最安静的地方发现的地面振动小500倍。

此外,地震仪还提供了有关火星天气的重要信息。低压系统以及被称为尘土飞旋的风和尘埃的旋流柱足以将地面举起,以使地震仪能够记录基底中的倾斜情况。狂风横过地面也产生了独特的地震信号。SEIS数据结合气象仪器的数据,有助于绘制InSight着陆器附近地面活动的每日周期图。

研究人员发现,当凉爽的空气从南半球的高地降落到着陆器所在的北半球的极乐世界平原上时,风从午夜到清晨逐渐增强。白天,来自太阳的热量导致对流风的形成。下午晚些时候,当大气压力下降并且发生了灰尘恶魔活动时,风达到了峰值。到了晚上,风减弱了,着陆器周围的环境变得安静。从傍晚到午夜左右,大气条件是如此安静,地震仪能够探测到行星内部更深处的隆隆声。

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