科学家们首次窥视了火星的内心。美国宇航局的 InSight 探测器位于火星表面，目的是深入了解这颗行星的内部，它通过聆听贯穿行星内部的地震能量，揭示了火星内核的大小。
测量结果表明，火星内核的半径为 1810 至 1860 公里，大约是地球的一半。这比之前的一些估计要大，这意味着内核的密度低于之前的预测。这一发现表明，除了构成其大部分成分的铁和硫之外，内核还必须含有较轻的元素，例如氧。InSight 科学家本周在德克萨斯州休斯顿举行的虚拟月球与行星科学会议上做了几次报告，介绍了他们的测量结果。
像地球和火星这样的岩石行星被分为地壳、地幔和内核等基本层。了解每一层的大小对于了解行星的形成和演化至关重要。InSight 的测量将帮助科学家确定火星的致密、富含金属的内核是如何在行星冷却时从上覆的岩石地幔中分离出来的。内核可能仍然是火星 45 亿年前炽热诞生时形成的熔融状态。
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比较和对比
科学家测量过内核的其他岩石行星体只有地球和月球。增加火星将使研究人员能够比较和对比太阳系行星的演化过程。与地球类似，火星曾经拥有由内核中液体晃动产生的强大磁场；但随着时间的推移，磁场急剧下降，导致火星大气逃逸到太空中，表面变得寒冷、贫瘠，并且比地球更不适宜居住。
苏黎世瑞士联邦理工学院的地震学家西蒙·施塔勒在 3 月 18 日的虚拟会议预录报告中报告了内核的发现。施塔勒拒绝了《自然》杂志的采访请求，称该团队计划将该研究提交给同行评审期刊发表。
这项工作建立在InSight 早期的发现之上，这些发现检测到了火星地壳中的层。“现在我们开始拥有深入到内核的深层结构，”地球物理学家菲利普·洛格农内 (Philippe Lognonné) 在另一次预录演讲中说道。洛格农内在法国巴黎地球物理研究所工作，是 InSight 地震仪团队的负责人。
该探测器耗资近 10 亿美元，于 2018 年在火星着陆，是首个研究这颗红色星球内部的任务。这个固定着陆器位于火星赤道附近，并聆听“火星震”，即火星上相当于地震的震动。到目前为止，InSight 已经检测到大约 500 次震动，这意味着这颗行星的地震活动不如地球活跃，但比月球活跃。洛格农内表示，大多数火星震都非常小，但其中近 50 次的震级在 2 到 4 级之间，足以提供关于行星内部的信息。
正如地球上的地震仪所做的那样，InSight 通过研究从地幔和内核之间的深层边界反弹回来的地震波来测量火星内核的大小。有了足够多的这些深层传播波的信息，InSight 科学家能够计算出内核-地幔边界的深度，从而得出内核的大小。地震数据还表明，延伸到地表以下约 700 至 800 公里的上地幔包含一个加厚物质带，地震能量在该物质带中的传播速度较慢。
为了复制行星内核内部的条件，其他研究人员在高压和高温下挤压了不同化学元素的组合。华盛顿特区卡内基科学研究所的地球化学家埃德加·斯廷斯特拉表示，InSight 对火星内核密度的估计与许多基于实验室的估计一致。
轨道极端
InSight 可能正在耗尽时间进行发现。灰尘一直在堆积在其 2 米宽的太阳能电池板上，减少了航天器可以产生的功率。火星也正朝着其轨道上离太阳最远的点移动，这将进一步限制航天器充电的机会。
加利福尼亚州帕萨迪纳喷气推进实验室的 InSight 项目科学家马克·潘宁表示：“这将导致我们在未来几个月内减少仪器使用。”
1 月份，该团队不得不放弃其德国制造的“鼹鼠”，一种本应埋入土壤中并测量热流的热探针，但它遇到了摩擦问题，无法深入挖掘。
当白天变成黑夜，反之亦然时，火星上发生的剧烈温度变化会在 InSight 地震仪收集到的信号中产生噪声，因为连接它和着陆器的系绳暴露在行星表面。因此，InSight 现在正试图通过将泥土铲到系绳上来埋葬它，以试图对其进行隔热。
InSight 主要在夜间检测火星震，因为白天的风会引起过多的晃动并干扰地震信号。但其着陆点的风季最近已经结束。团队科学家期待着新的地震平静期，以便在任务结束前尽可能多地捕捉到火星震。
本文经授权转载，并于 2021 年 3 月 17 日首次发表。