美國宇航局的洞察著陸器在火星核心揭示了一個驚喜

科學(xué)家們凝視著地球的心臟火星發(fā)現(xiàn)了一個非常出乎意料的結(jié)構(gòu)。

在那里，在地球的最內(nèi)核，洞察號地震數(shù)據(jù)顯示了一個直徑約 600 公里（373 英里）的固體質(zhì)量。這不僅與之前的發(fā)現(xiàn)形成鮮明對比，即核心是一路軟軟的——這不符合我們目前對火星核心由什么組成的理解。

“火星擁有堅固的內(nèi)核是一件不尋常的事情，”由中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)地震學(xué)家畢惠星領(lǐng)導(dǎo)的一個團隊告訴 ScienceAlert。

“早期研究表明，火星核心含有大量的輕元素，這降低了固相線溫度，并且由于其相對較高的溫度，核心不太可能結(jié)晶?！?/p>

相關(guān)：令人難以置信的第一次，科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)了火星核心的東西

直到最近幾年，科學(xué)家們才能夠繪制出這顆紅色星球的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖。這是因為美國宇航局的洞察著陸器配備了地震儀，可以記錄地震和隕石撞擊在地球內(nèi)部反彈時產(chǎn)生的波，對不同的物質(zhì)密度做出不同的反應(yīng)。

結(jié)果有點像行星大小的“X 射線”，僅由聲波組成。

洞察號花了四年時間，從 2018 年到 2022 年，監(jiān)測火星腹部的顫抖，收集了數(shù)百個事件的數(shù)據(jù)。此數(shù)據(jù)提供了第一張詳細的火星內(nèi)部地圖，揭示了與地球相似的結(jié)構(gòu)：堅硬的地殼、熔融的地幔和中心致密的核心。

但地球和火星之間存在一些與行星內(nèi)部有關(guān)的關(guān)鍵差異，這就是為什么 Bi 和同事希望獲得有關(guān)火星假定的柔軟和柔軟核心的更多信息。

“與地球不同，火星今天沒有全球磁場，”研究人員解釋道。

“相反，它的部分地殼被強磁化，這告訴我們火星在遙遠的過去曾經(jīng)有一個磁場。行星的全球磁場由其核心中的“發(fā)電機”提供動力，該發(fā)電機取決于液體外核中的熱對流和成分對流的組合。

“在地球上，輕元素在核心結(jié)晶過程中優(yōu)先留在液體中，導(dǎo)致內(nèi)核邊界處殘留浮力液體。這種機制被認為在維持當今地球磁場方面發(fā)揮著重要作用。相比之下，對于火星來說，事情的運作方式似乎有所不同。

對地球?qū)拥难芯恳蕾囉趤碜远鄠€地震站的地震數(shù)據(jù)。在火星上，洞察號只在一個地點度過了它的時間。為了彌補這一點，研究人員依靠撞擊事件，其中大巖石撞擊火星表面，聲波在火星上蕩漾。

他們確定了 23 個高信噪比撞擊事件，并使用了地震陣列分析技術(shù)，這些技術(shù)通常應(yīng)用于來自地球上多個站點的數(shù)據(jù)。

研究人員說：“這種方法使我們能夠根據(jù)地震階段到達空間站的方式、指定的入射角和到達時間來挑選特定的地震階段。“通過這樣做，我們能夠檢測到穿過火星核心正中心的波和來自內(nèi)核邊界的反射，這為固體內(nèi)核提供了關(guān)鍵的觀測。”

火星核心的組成似乎與地球的成分略有不同?；鹦堑暮诵囊仓饕设F制成，但其中混合了更高比例的硫、氧和碳——理論上較輕的元素應(yīng)該會降低混合物凝固的溫度，由稱為固相線的極限定義。

由于火星的核心比這個溫度熱得多，科學(xué)家們認為火星的核心應(yīng)該一直很軟。

地震波根據(jù)它們?nèi)绾未┻^行星內(nèi)部進行分類。P 波是最快的，穿過地殼和地幔。K 波是穿過行星外核的波。I 波是穿過內(nèi)核的波，而小寫的 i 代表從內(nèi)核外邊界反彈的波。

這些字母可以放在一起來描述波浪的路徑;例如，PKiKP 波穿過地幔，進入外核，從內(nèi)核反彈，通過外核返回，然后到達地幔。

在他們的數(shù)據(jù)中，研究人員發(fā)現(xiàn)的不僅僅是一個波，而是多個波，分別表明火星存在固體內(nèi)核。

“檢測到 PKiKP 浪潮本身就是強有力的證據(jù)，但我們也看到 PKKP 比預(yù)期更早到達，這提供了進一步的證實。除此之外，我們的模型預(yù)測了——我們的數(shù)據(jù)證實了——其他與內(nèi)核相關(guān)的階段，包括更遠距離的 PKiKP、PKIIKP，甚至是穿過內(nèi)核的 PKPPKP 的新分支，“他們解釋道。

“這些多個階段至關(guān)重要，因為它們相互交叉驗證，并且始終指向同一個結(jié)論：火星確實有一個堅固的內(nèi)核。”

目前尚不清楚這到底是如何發(fā)生的。需要進行建模來探索所涉及的溫度、壓力和成分條件，以及重元素和輕元素的分配方式，以嘗試復(fù)制團隊的結(jié)果所揭示的內(nèi)容。

然而，結(jié)果還是令人興奮的。這種進一步的探索可能會讓我們更深入地了解火星是如何失去了它的發(fā)電機及其全球磁場.它還可能揭示一些關(guān)于巖石行星的方式——那些科學(xué)家認為最有可能以我們所知的方式容納生命——進化。

研究人員說：“火星內(nèi)核的大小和特性是了解火星熱和化學(xué)演化的重要參考。

“更清楚地了解內(nèi)核的形成及其對火星磁場歷史的影響，需要更詳細的建模，最好是在比較行星學(xué)框架內(nèi)。”

該研究已發(fā)表在自然界.

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