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已探测到火星地震超过450次,是否也是由“构造应力”引起的?

在美国宇航局“洞察号”着陆器成功降落在平坦火星上地区表面70天后,洞察号的地震仪SEIS开始记录火星上的振动。

在美国宇航局“洞察号”着陆器成功降落在平坦火星上地区表面70天后,洞察号的地震仪SEIS开始记录火星上的振动。在苏黎世联邦理工学院,由多梅尼科·贾尔迪尼教授领导的一组研究人员和工程师已经交付了SEIS控制电子设备,并负责火星震(Marsquake)服务。后者负责与苏黎世理工大学的瑞士地震局合作,对从火星传输的数据进行日常解释,现在研究人员《自然地球科学》期刊上发表了一系列研究。

这些研究解释和介绍了火星上运行头几个月洞察号地震仪的任务成果,截至2019年9月底,火星探测器洞察号的地震仪记录了174次火星震,从那时起,测量工作一直在继续,到今天为止,观测到火星地震超过450次,这些地震波还没有得到详细的分析,但这说明平均每天有一次火星地震发生。这些数据使研究人员可以观察地震波如何在火星上传播,并揭示其内部特征,这类似于x射线在医学断层扫描中的使用。

在洞察号登陆之前,研究人员已经开发了一系列可能的模型来表示火星这颗红色行星的内部结构。已经过了几个月记录的火星大地震,使人们能够完善对行星结构的理解,并减少不确定因素。然后解读火星地震数据是具有挑战性的,震级与我们在地球上看到的地震事件相似,尽管火星震级一般较小。174次登记在册的地震可以分为两个家族:一个家族包括24个低频事件,震级在3级到4级之间,地震波通过火星地幔传播。

第二类地震包括150次震级较小、震源深度较浅和困在火星地壳中的高频波。苏黎世联邦理工学院教授吉亚尔迪尼解释说:火星地震具有阿波罗时代在月球上已经观察到的特征,由于火星地壳的散射特性,信号持续时间较长(10到20分钟),然而,一般来说,解释火星地震数据是非常有挑战性的,在大多数情况下,只能识别地震波到达的距离,而不是方向。

洞察号降落在薄薄的沙层上

同时洞察号也开启了行星地震学的新纪元,考虑到火星上的恶劣条件,地震仪SEIS的表现超出了到目前为止的预期,火星的特点是每天气温从零下80摄氏度到0摄氏度不等,还有强风振荡。事实上,风会在白天震动火星探测器“洞察号”着陆器及其仪器,导致高水平的环境噪音。然而,在日落时,风会平静下来,从而记录下太阳系有史以来收集到的最安静地震数据。因此,地震仪SEIS在火星上探测到的大多数地震事件都发生在安静的夜间。

具有挑战性的环境,还要求仔细区分地震事件和起因于洞察号着陆器运动、其他仪器或大气引起的扰动信号。地震仪SEIS记录的HP3仪器(另一个洞察力实验)敲击和沙尘暴的近距离通过,能绘制空间站正下方浅层土层的物理属性图。现在知道洞察号地震仪SEIS降落在一层薄薄的沙层上,深达几米,位于一个20米宽的古老撞击坑中间。在更深的地方,火星地壳的性质与地球相当,但看起来更碎裂。地震波的传播表明,与下地幔相比,上地幔具有更强的衰减。

地震活动也是由构造应力引起

火星探测器洞察号降落在火星上一个相当安静的区域,因为到目前为止还没有记录到空间站附近的事件。三次最大的地震发生在大约1500公里外的Cerberus Fossae地区。这是一个构造地堑系统,是由极地平坦地区最大火山极地蒙斯的重量造成。这提供了强有力的证据,表明火星上的地震活动,不仅是火星冷却和随之缩小的结果,也是由构造应力引起的,火星上释放的总地震能量介于地球和月球之间。

洞察号地震仪SEIS作为其他洞察号测量的补充,也为更好地理解火星上的气象过程,提供了有意义的数据。该仪器对风和大气压的敏感度,使其能够识别火星特有的气象现象,包括如每天下午经过航天器的许多尘暴。

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