除了成功登月之外，阿波罗11号的宇航员还在 1969 年 7 月创造了另一个历史性的“第一”，当时巴兹·奥尔德林向地球发回了一条消息：“休斯顿，被动式地震仪已手动部署。” 那次地震实验是首次在月球表面进行的实验。在后来的阿波罗任务中又放置了几个地震仪，它们共同提供了迄今为止对我们姐妹卫星地底世界最好的观察。然而，尽管最初取得了成功，并且美国和苏联随后进行了一些不幸的尝试，但在 20 世纪的剩余时间里，行星地震学仍然处于太空探索的边缘。然而，现在，它正在为新千年进行改造。2018 年，NASA 的“洞察号”任务携带了一个地震仪前往火星。它的最新数据已将这一研究领域从边缘学科转变为行星科学中充满活力、已确立的子领域。目前正在开发新的地震仪，以便部署到整个太阳系，从我们的月球到遥远的木星和土星的冰卫星。
美国宇航局喷气推进实验室 (JPL) 的行星地震学家马克·潘宁说：“这有可能成为新黄金时代的开始”，在这个时代，科学家将剥开月球和行星的层层外壳，一窥它们隐藏的内部结构。
相对而言，地球是一个非常活跃的行星，拥有不断移动、滑动的构造板块、喷发的火山和地壳破碎的地震。这些强大的事件产生地震波，地震波在我们的行星内部回荡。地震仪可以跟踪这些地震波，以揭示它们的传播、强度和震源。这些仪器经常记录穿过地壳和地幔的地震波，甚至是从地球核心反射回来的地震波，从而产生关于地表以下的其他无法获得的信息。
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这些相同的观测方法也可用于观察其他世界的内部，并了解它们的地质构造与我们自身有何不同。“阿波罗”任务为月球做了同样的事情，发现月球像地球一样，也分为几层，有地核、地幔和地壳。美国地质调查局的地球物理学家安吉拉·马鲁西克说：“这表明月球是分异的。深处有一个地核，所以我们知道月球曾经有过磁场保护。” 还有一个额外的好处，一些用于绘制地图的地震波来自撞击月球表面的陨石，这让科学家们能够了解基本上每个绕太阳运行的世界。“陨石撞击非常重要，因为它告诉我们月球上的陨石坑形成率，”马鲁西克说。“我们可以使用陨石坑计数来确定不同事物的年代，不仅在月球上，而且在太阳系中的其他天体上也是如此。”
地震转变
在阿波罗计划之后，人们所期望的行星地震学领域的下一个巨大飞跃 просто fizzled out（逐渐消失）。NASA 的“海盗 1 号”和“海盗 2 号”着陆器在 1976 年登陆火星时都携带了地震仪。遗憾的是，这两个着陆器的设备都没有提供可靠的结果：“海盗 1 号”完全失败，“海盗 2 号”的结果也不确定。“地震仪在着陆器的顶部，而且没有受到风的保护，”马鲁西克说。后来，在 1982 年，苏联的“金星 13 号”和“金星 14 号”着陆器探测到了金星上火山震动的迹象。但这些着陆器的寿命非常短暂，每个着陆器都勉强存活了大约两个小时和一个小时，然后就屈服于金星恶劣的表面条件。
尽管科学家们多次尝试将地震仪纳入各种行星任务，但在随后的几十年里，地震学逐渐淡出人们的视线。“发生了很多不幸的事情和计划的改变，”潘宁说。复苏的第一个迹象出现在 2014 年，当时欧洲的“菲莱”着陆器弹跳着降落在 67P/丘留莫夫-格拉西缅科彗星上。这个小型着陆器使用了三个加速度计来追踪热探针产生的波，热探针被锤击到表面，发现彗星坚硬的外壳下约 20 厘米处是柔软蓬松的物质，“像新鲜的雪一样”，德国航空航天中心的马丁·克纳普迈耶说，他领导了这项实验。这是自 1972 年阿波罗 17 号任务以来，首次明确的地球外地震读数。
但在 2018 年，当 NASA 的“洞察号”着陆器发射到火星时，一切都改变了。在当年晚些时候着陆后，一个机械臂部署了一个极其灵敏的地震仪，为了避免“海盗 1 号”和“海盗 2 号”的失败，该地震仪包括一个防护罩，以抵御火星的风。实验取得了巨大的成功。迄今为止，“洞察号”已经探测到 1300 多次火星震，包括今年早些时候发生的5.0 级特大地震，任务科学家仍在仔细研究这次地震。虽然着陆器由于覆盖灰尘的太阳能电池板难以收集到足够的阳光而正在耗尽电力，但它的遗产已经得到巩固。NASA 总部科学任务理事会副局长托马斯·祖布肯说：“地震学家很难推销他们的科学成果。“‘洞察号’的成功确实改变了这一点。”
黑暗世界
下一个将要送入太空的地震仪的工作已经在进行中。这是一个由潘宁领导的仪器，名为月球背面地震套件 (FSS)，它将搭载 NASA 承包的商业着陆器于 2025 年前往月球背面，NASA 上周透露。“我们将首次获得来自月球背面的地震数据，”潘宁说。与近月面相比，月球的这个遥远的一半相对完好无损。由于未知的原因，与近月面相比，它的古代熔岩溢出形成的暗斑要少得多。答案可能就在月球表面之下。“所有的阿波罗着陆点，以及因此探测到的所有地震，都在月球的近月面，”潘宁说。“有理由质疑月球背面的[地震活动]是否与近月面相同。可能存在我们不知道的差异。”
下一个计划是另一个月球地震仪——但不是我们自己的天然卫星的地震仪。NASA 备受期待的“蜻蜓号”任务将于 2027 年发射，前往土星的卫星土卫六，这是太阳系中唯一已知地表有湖泊和海洋的天体（尽管它们包含的是低温冷冻的石油状粘稠物，而不是液态水）。“蜻蜓号”是一架核动力旋翼飞行器，它将在 2034 年抵达后飞越土卫六的天空并在多个地点着陆，研究地表成分，拍摄图像，并一直在寻找可能存在的生命迹象。但它还将在其着陆轨上配备可以探测地震波的“地音传感器”，以及日本宇宙航空研究开发机构制造的更灵敏的专用地震仪，可以将其用绞车降到地表。
土卫六被认为在其表面之下有冰层，以及一个全球性的液态水海洋。如果这个埋藏的海洋与下面的硅酸盐岩层直接接触——只有地震仪才能轻易揭示这一点——那么它可能已经获得了营养物质，从而可能使生命得以产生。如果土卫六的内部结构有不同的排列方式，例如海洋下方还有一层冰，那么生命的前景可能会黯淡。“如果海洋下方有冰，那么水和岩石之间就会存在一道屏障，”芝加哥大学的安德烈亚·布莱恩特说，他最近发表了对“蜻蜓号”可能探测到的地震活动的分析。“那将意味着不会发生矿物质的交换。” 鉴于土卫六内部动力学的不确定性，在土卫六上进行地震学尝试是否会成功尚不清楚。我们知道这颗卫星在其轨道上受到土星的推拉，但这是否会产生可探测的地震波来绘制其内部运作图，谁也说不准。“这是将任务组合在一起的主要挑战之一，”约翰·霍普金斯大学应用物理实验室 (APL)“蜻蜓号”首席架构师拉尔夫·洛伦茨说。“如果说这是有保证的，那就太好了，但这将取决于震源和背景噪声的存在。”
土卫二也预定安装一个地震仪，土卫二是土星的另一个冰卫星，也是一个很有希望的、可能适宜居住的地方。今年 4 月，最新的行星科学十年调查指导 NASA 开发一个轨道飞行器和着陆器，在本世纪晚些时候访问这个世界。这样的“轨道着陆器”任务可以包括一个地震仪，以探测卫星冰壳下的疑似海洋，该海洋可能孕育着生命。APL 的香农·麦肯齐领导了“轨道着陆器”提案，他说：“我们知道物质正在从地下海洋中涌出并喷射到太空。“驱动机制是什么？土卫二羽流的管道结构是什么？它们是如何维持的？这些都是地震学可以阐明的问题。” 这些调查也适用于木星的含海洋冰卫星木卫二，科学家们希望有一天也能用携带地震仪的着陆器探测木卫二。
勘测太阳系
离我们较近的金星仍然是另一个引人注目的目标。在那里发送一个地震仪不仅可以揭示继地球和火星之后的第三颗行星的内部结构，还可以阐明金星是否仍然存在火山活动。这是一个关键问题，它决定了该行星过去和未来演变的大部分——例如，当前火山活动的缺失可能指向金星历史上大部分时间里发生的奇怪的暴力地质循环。“人们已经提出，周期性地，每隔几亿年，您可能会发生大规模的表面重塑[事件]，其中会涌出大量岩浆，”牛津大学的行星科学家科林·威尔逊说。“行星地壳可能移动和变化的方式存在很大的可能性范围。地震活动将是了解[更多]信息的一种方式。”
美国和欧洲即将发射的轨道飞行器将重振对金星的研究，许多行星科学家认为未来在那里部署着陆器是不可避免的。然而，由于金星表面数百摄氏度的温度和令人窒息的大气压力，设计一种能够长时间存活以进行有意义的地震学研究的机器存在重大挑战。另一种可能性可能是从空中研究金星震。在 2019 年进行的实验中，JPL 的西达斯·克里希纳穆尔蒂和他的同事们演示了地球上的气球载地震学，在加利福尼亚州东部开阔的区域上空放飞了四个高空气球，气球上载有气压计。令人难以置信的是，其中一个气球通过探测到地震产生的压力波在穿过大气层时，捕捉到了 4.2 级地震。这是有史以来首次通过气球载仪器探测到地震，证明了该技术可以用于金星的云层中，与金星地狱般的表面相比，金星的云层简直是天堂般的绿洲。“主要的优势是：我们现在就可以做到这一点，”克里希纳穆尔蒂说。“我们不需要可能还需要几十年才能实现的高温电子设备。”
其他地点也很有吸引力。一些科学家梦想着用于水星的地震探测器，水星似乎有一个超大的核心，可能是由早期太阳系中的一次或多次巨大撞击产生的。小行星带中的矮行星谷神星也引起了人们的兴趣，部分原因是有人暗示它也在其表面下蕴藏着液态海洋。研究人员目前正在研究基于今年 4 月发布的行星科学十年调查的建议，开展矮行星的样本返回任务的可能性。“对您要从中采集样本的区域的构造活动进行调查至关重要，”苏黎世瑞士联邦理工学院的地震学家西蒙·施塔勒说，他是一篇最近发表的预印本论文回顾太阳系地震学的合著者。“您想知道该区域是否在地质上已经死亡，样本是否已有数十亿年的历史，或者您是否拥有低温火山活动，从而使样本非常年轻。我希望至少一个简单的地震仪可以搭载在这个任务中。”
由于“洞察号”的成功，地震学发现自己又回到了聚光灯下。它无与伦比的解锁外星世界内部秘密的能力，甚至在寻找生命的过程中发挥着令人惊讶的作用，可能使其成为未来任何着陆器任务的近乎强制性的伴侣。“至少在地球、月球和火星上，似乎是同一套规则在支配着地震学，”克里希纳穆尔蒂说。“这本身就说明了一些非常深刻的东西。” 地震学经常被遗忘，但它的辉煌时刻已经到来。我们将在深处发现什么潜藏的秘密？“这里有相当大的势头，”施塔勒说。“这正在发生。这真是太棒了。”