火星表面干燥、严寒，并沐浴在宇宙辐射中，可能真的是死寂的，甚至没有一个微生物打破其荒凉的状态。但就在其冰冻的外表之下，这颗行星本身却充满了雷鸣般的声音。其深处仍然存在着来自世界形成之初的余温，随着热量缓慢地逃逸到太空，行星的地壳冷却、收缩和颤动。去年，美国宇航局发射的一项旨在倾听这种地震隆隆声的任务听到了其中最大的一次。“火星地震”远比以往探测到的任何地外震动都要强烈。研究人员现在已经排除了陨石撞击作为这一巨大事件的原因，这更有力地证明了——从地震学的角度来看——关于这颗红色星球死亡的报道被大大夸大了。
美国宇航局的固定式“洞察号”着陆器于2018年5月发射升空前往火星，六个月后于11月降落在火星赤道以北的埃律西昂平原。在其少数仪器中，特别值得注意的是它小心翼翼地放置在地面的地震仪。美国宇航局希望探测到火星地震，无论它们是由地壳冷却、太空岩石撞击甚至火山活动引起的。该仪器非常成功：在“洞察号”于2022年12月耗尽电力之前，它探测到了1300多次地震。
几乎就像天鹅之歌一样，着陆器在当年早些时候记录了其最大的收获——2022年5月4日探测到的4.7级巨震，被称为S1222a。这场怪物级火星地震与“洞察号”探测到的所有其他地震加起来一样大——事实上，它非常强烈，以至于科学家们难以解释其起源。“当我们第一次看到它时，我们非常不确定，”美国宇航局喷气推进实验室（JPL）的“洞察号”项目科学家马克·潘宁说。地震似乎并非来自附近被称为刻耳柏洛斯地堑的疑似火山活动区域，该区域已被“洞察号”确定为大多数记录到的地震事件的来源——科学家们也找不到其他适合引发如此规模痉挛的地表特征。主要的想法是陨石撞击了火星表面——“洞察号”之前曾探测到两次，尽管规模较小。“团队的一名成员打赌，如果不是撞击，他将在团队会议上进行卡拉OK，”潘宁说。
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可能是时候热身卡拉OK机了。牛津大学的本杰明·费尔南多领导的最新分析，今天发表在地球物理研究快报上，在火星表面搜寻与这次地震有关的新撞击坑。在一项雄心勃勃的国际努力中，结合了来自每个环绕火星的航天器的图像——包括来自美国、欧洲、印度、阿拉伯联合酋长国甚至中国的轨道飞行器——费尔南多和他的团队检查了“洞察号”周围数万平方公里的区域，并查看了怪物级火星地震发生前后的图像。结果呢？“我们没有找到陨石坑，”费尔南多说，“这强烈表明这次事件是构造性的。”
费尔南多和他的合著者推测，地震的神秘来源可能位于地表以下20公里处，源于行星缓慢收缩的地壳中形成的断层和褶皱。“[火星]地面到处都是裂缝，”JPL的“洞察号”首席研究员布鲁斯·班纳特说。“如果它们彼此滑动，那就叫做断层，断层上的运动会引起地震。”这种活动可以在地表形成皱纹脊——数百公里长的突出山脊，与相当浅的地壳活动有关。然而，火星上没有皱纹脊与“洞察号”的任何一次地震有关，而且目前尚不清楚为什么这次最大的地震是唯一由这种特征引起的地震。“我们目前还不知道，”苏黎世联邦理工学院（ETH Zurich）的地震学家西蒙·斯塔勒说。除了其巨大的震级之外，“这次地震没有任何显著的特征。”
潘宁说，如果构造活动是原因，那将意味着火星正在释放“更接近我们在任务之前预期的地震能量”。科学家们曾预测火星会发生高达5级左右的地震，但这种预测仅在“洞察号”最后几个月的运行中被一次怪物级地震证实。“这是一个很好的确认，表明这些估计并没有错得离谱，”费尔南多说。“火星确实支持这些相当大的火星地震。地球上的4.7级地震不会使你的房子倒塌，但你肯定会注意到它。”
如果地震是由撞击引起的，那么来袭的陨石可能会形成数百米宽的陨石坑，碎片散落在周围数公里的范围内。“洞察号”至少在另外两次场合探测到陨石撞击：一次在2021年9月，另一次在当年晚些时候的12月24日。科学家们知道这些是撞击事件，因为它们最终被追溯到特定的新形成的表面陨石坑，这些陨石坑在卫星图像中呈现为蓝黑色污迹。德国航空航天中心（DLR）的合著者丹妮拉·蒂尔施说，2022年5月火星地震的类似特征“很容易被识别出来”。蒂尔施说，“我们非常有信心”这不是撞击造成的。或者，滑坡可能在理论上引发了超大型震动，但没有发现任何滑坡发生在足够靠近“洞察号”的地方。
这就使得构造活动成为最合理的解释。“我完全确信这不是撞击，”班纳特说。今天的火星地壳仅包含一个构造板块，这与地球地壳的多个碰撞板块不同。然而，人们仍然认为这个单一的全球板块会因行星缓慢冷却、部分熔融的核心中冒出的残余热量而经历弯曲并积累应力。“火星仍然有热量，而且热量仍在试图逸出，”潘宁说。“这将导致应力积聚，从而导致火星地震。”
研究人员已经将“洞察号”的大多数火星地震与刻耳柏洛斯地堑联系起来，该地堑位于着陆器以东约1700公里处，该地点布满了平行的裂缝，据信是由数万年前的火山活动形成的。该地区的地震可能是由于地下数十公里处侵入的岩浆变形造成的。然而，S1222a不同波到达的时间——穿过行星内部的压力波首先到达，然后是较慢的“表面”波——使其起源可以粗略地定位在东南方向，远离刻耳柏洛斯地堑。这使得地震的来源特别令人困惑，因为没有明显的表面特征表明存在活跃的构造过程可以解释它。一种可能性可能是火星南部比北部具有更破碎和密度较低的地壳，地震波“无法如此干净地传播”，斯塔勒说。“可能来自南部的地震总是看起来很奇怪。但由于S1222a是“洞察号”探测到的唯一一次南部火星地震，我们无法确定。”这种高度破碎的地壳也可能蕴藏着构造断层，只是在地表上看不到。
即便如此，费尔南多说，未来对这一孤立事件的分析仍然可能产生重要的启示。“显然，构造和地震谜题中存在着我们尚未解开的巨大一块，”他说。例如，未来任何在火星上的人类探险家“都想知道这类事情发生在什么地方”，以便加强任何脆弱的基础设施以抵抗强烈的地面震动。更根本的是，辨别出怪物级火星地震的真正起源可以大大提高我们对火星历史和更广泛的在其他岩石世界中存在生命的可能性。费尔南多问道：“如果火星曾经适合居住，那么当行星上大规模的地质活动停止时，这种情况是否发生了变化？火星上生命的灭绝与其板块构造的灭绝是非常开放式的问题。”