首个也是唯一一个研究火星地震的探测器即将走向终结。最近一场火星风暴用灰尘覆盖了 NASA 的 InSight 着陆器的太阳能电池板，阻挡了它为电池充电所需的大部分阳光。任务控制人员现在间歇性地运行其地震仪以节省能源。几周后，该探测器可能会停止响应来自地球的指令，并滑向湮灭。
但 InSight 不会默默无闻地消失。10 月 27 日，科学家报告说，去年，该任务探测到有史以来最大的陨石撞击火星产生的地震波。这两颗陨石撞击火星时都带有小型核弹的能量。通过追踪巨大的地震活动如何在火星上传播，科学家们能够研究距离 InSight 数千公里的红色星球地壳的特性，并解决了一个关于探测器是否恰好位于地质异常地点的谜团。
这些发现为 InSight 丰富的发现遗产增添了新的内容。自从 2018 年 11 月抵达火星 以来，它收集了超过 1300 次“火星震”的信息。这使得研究人员能够计算出包括长期寻求的 火星核心的大小 和 地壳的厚度 在内的其他信息。就在上个月，研究人员利用五次火星震的数据确定，火星的地幔比地球的地幔富含铁。所有关于火星内部层的信息都将帮助科学家了解这颗行星是如何形成并在数十亿年间演化的。
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“在任务开始之前，我总是展示所有这些行星剖面图卡通，”InSight 项目科学家 Mark Panning 在加利福尼亚州帕萨迪纳的喷气推进实验室 (JPL) 说。“现在卡通片已经从问号和模糊的边界转变为火星内部结构的真实画面。这就是我们承诺的，我们做到了。”
地震启示
科学家们是否会成功，这一点并不总是很清楚。2012 年，NASA 决定建造并发射耗资 9.94 亿美元的 InSight，这是一个有争议的选择，因为该机构已经有几个其他火星任务在排队。然后，建造其超灵敏地震仪时出现的问题迫使耗资 1.5 亿美元的 发射延迟了两年。InSight 最终抵达火星后，一个昵称为“鼹鼠”的德国制造的仪器，本应测量土壤中的热流，但当它无法将自己埋入地下时就失败了。该任务甚至在着陆五个月后才探测到 首次火星震 ——当它最终探测到时，研究人员努力解释他们所看到的东西。
德国科隆大学的行星科学家 Brigitte Knapmeyer-Erdrun 说：“一开始，我们真的不确定我们能从数据中获得多少。”
但在 InSight 的第二个火星年期间，情况有所好转。该探测器位于火星赤道附近，在一个名为埃律西姆平原的区域。它探测到的许多地震都来自一个名为刻耳柏洛斯地堑的地质活动区域，距离约 1500 公里，据信地下岩浆注入会引起震动。在 2021 年 8 月和 9 月，该探测器首次探测到来自地球另一侧的火星震。
而在今年 5 月 4 日，InSight 探测到了一次 4.7 级的地震——迄今为止最大的一次（InSight 的大多数探测都在 2-3 级范围内）。在地球上，如果人类靠近震中，就能感觉到这样的地震。
巴黎地球物理研究所的地球物理学家 Philippe Lognonné 说：“这是火星给予的美丽礼物”，他领导着地震仪团队。
研究人员尚未公布他们从“大地震”中学到了什么。但它非常大，以至于将地震能量穿透了火星地壳的表面层，产生了所谓的面波——与其他类型的地震波相比，面波可以揭示更多关于行星内部的信息。“我不想透露太多，”JPL 地球物理学家和 InSight 首席研究员 Bruce Banerdt 说。“但这确实提供了来自各个频谱的信息，从浅地壳一直到最深的地幔和地核。”
火星勘测轨道飞行器拍摄了这张新形成的直径 150 米的撞击坑的图像，该撞击坑位于红色星球的亚马逊平原区域，由 2021 年 12 月 24 日的陨石撞击造成。图片来源：NASA/JPL-Caltech/亚利桑那大学
深度撞击
与此同时，科学家们分析了去年 9 月 18 日和 12 月 24 日发生的两次创纪录的陨石撞击期间产生的面波。InSight 从数千公里外接收到了它们。
它们在 InSight 北部的火星地壳中传播，InSight 位于一个关键的地质边界附近，那里的地形比陨石坑密布的南部高地更平坦、海拔更低。面波在北部地壳中传播的方式表明，它比 InSight 下方的地壳更致密，InSight 着陆的区域岩石特别多孔。
InSight 能够确定地震的起源，这要归功于 NASA 的火星勘测轨道飞行器 (MRO)。科学家们在查看轨道飞行器拍摄的图像时，发现了每次撞击在地表留下的陨石坑，并能够精确地确定它们形成的确切日期。这两个陨石坑的直径都超过 130 米，是 MRO 研究这颗行星 16 年来观测到的最大的新陨石坑。“这是非常独特的大型撞击数据集，”加利福尼亚州圣地亚哥 Malin Space Science Systems 的 MRO 轨道科学运营主管 Liliya Posiolova 说。她说，当第一批图像到达时，“这就像我们以前从未见过的东西，我们几乎都不敢相信自己的眼睛”。
告别
仅仅因为 InSight 几乎完成了任务，并不意味着发现会停止。位于苏黎世瑞士联邦理工学院 (ETH) 的“火星震服务”一直在存档该任务的数据。研究人员可能会在未来几年内利用这些信息做出新的发现，就像他们利用数十年前阿波罗任务期间收集的月球地震数据一样。“我非常肯定我们也会对火星做同样的事情，”英国布里斯托尔大学的地震学家 Anna Horleston 说。
研究人员已经从重新评估 InSight 数据中获益。最初，他们只能确定火星震的震级，但通常无法确定其位置。由 ETH 地球物理学家 Géraldine Zenhäusern 领导的科学家们弄清楚了如何利用火星震地震波的极性来计算其位置。另外，机器学习等新技术已经开始从 InSight 的数据中挖掘出更多的火星震。
一旦 InSight 停止工作，火星将在一段时间内没有地震仪；欧洲航天局的 ExoMars 着陆器计划安装一个地震仪，但该任务涉及与俄罗斯的合作，并且由于俄罗斯入侵乌克兰而被搁置。
微小的机会是，尘卷风可能会吹走覆盖在 InSight 太阳能电池板上的灰尘，并延长任务的寿命。但研究人员正在准备告别。“绝对有一种感觉，哦，天哪，这就要结束了，”Horleston 说。
本文经许可转载，并于 2022 年 10 月 27 日首次发表。