美國(guó)宇航局洞察號(hào)火星登陸器的藝術(shù)圖。美國(guó)宇航局宣布，登陸器可能在這顆紅色星球上探測(cè)到了震動(dòng)——有記錄以來(lái)的第一次“火星震”。
示意圖：NASA/JPL-CALTECH
撰文：MAYA WEI-HAAS和MICHAEL GRESHKO
NASA洞察號(hào)火星登陸器記錄下了第一次“火星震”，在遙遙千萬(wàn)公里外引起了地球地震學(xué)家的轟動(dòng)，也為我們對(duì)這顆紅色星球的研究開(kāi)啟了一個(gè)新紀(jì)元。
4月6日出現(xiàn)的微弱信號(hào)是火星的首震，科學(xué)家們認(rèn)為其來(lái)自火星內(nèi)部，而不是出自表面力的作用，比如風(fēng)。但是研究者們?nèi)栽谘芯繑?shù)據(jù)，以確定震動(dòng)的確切來(lái)源。
探測(cè)到的震波非常微小，也就相當(dāng)于2級(jí)或2.5級(jí)地震，在地球表面的話幾乎難以察覺(jué)。但是對(duì)于洞察號(hào)的科學(xué)家們來(lái)說(shuō)，這次微弱的震動(dòng)卻標(biāo)志著一個(gè)重大時(shí)刻，自從2018年12月安裝了這個(gè)地震檢波器，并在幾周前正式開(kāi)啟監(jiān)測(cè)階段后，科學(xué)家們一直盼望著這一天的到來(lái)。
“第一個(gè)月時(shí)，就好像‘這樣挺好，這樣挺好，沒(méi)問(wèn)題，’”NASA洞察號(hào)任務(wù)的首席研究員Bruce Banerdt說(shuō)。“然后到了第二個(gè)月我們就變成了‘呃，隨時(shí)了，來(lái)吧火星，露一手?！?/p>
“我控制不住的沒(méi)日沒(méi)夜查看我的郵件，”NASA馬歇爾太空飛行中心的行星科學(xué)家，也是洞察號(hào)研究員之一的Renee Weber補(bǔ)充道?！吧踔猎谖颐刻煸缟掀鸫仓?，我都會(huì)看一下我的手機(jī)然后覺(jué)得，‘也許今天就是我們檢測(cè)到首震的日子！’”
終于，在洞察號(hào)登陸火星128個(gè)火星日后，微弱的震波傳來(lái)了。研究隊(duì)急忙查看信號(hào)——并確認(rèn)了這很有可能是一次火星震?！罢麄€(gè)隊(duì)伍都松了一口氣，”Banerdt回憶到。
“我追尋這次火星震已經(jīng)有30年了，”他說(shuō)?！皩?duì)我來(lái)說(shuō)，這可以算是我職業(yè)生涯的終極追求了……我得到了我在上世紀(jì)80年代就夢(mèng)想能夠得到的數(shù)據(jù)?！?/p>
什么是“火星震”？
地球上的地震主要是由我們不斷變化的構(gòu)造板塊的規(guī)律運(yùn)動(dòng)引起的。因?yàn)樗鼈冊(cè)跔?zhēng)奪位置，壓力不斷累積直到它們無(wú)法承受，就這樣觸發(fā)了一個(gè)斷點(diǎn)，而我們的感受就是地震。
這個(gè)紅點(diǎn)標(biāo)志著NASA洞察號(hào)登陸器在埃律西昂平原中最后的著陸點(diǎn)，那是火星赤道以北一片平坦的熔巖平原。人們?cè)A(yù)估這艘宇宙飛船有99%的機(jī)會(huì)降落在這片范圍更廣的藍(lán)色橢圓上。
攝影：NASA/JPL-CALTECH/ASU
但跟地球不一樣的是，火星似乎沒(méi)有構(gòu)造板塊。而這次震動(dòng)被認(rèn)為是來(lái)自這星球隨著時(shí)間推移的緩慢冷卻，導(dǎo)致球體表面收縮并產(chǎn)生裂縫。這波震動(dòng)也可能來(lái)自流星的撞擊或地底深處的巖漿運(yùn)動(dòng)。
研究者們希望能利用火星的震顫來(lái)研究火星內(nèi)部。研究方法有點(diǎn)像利用超聲波來(lái)窺視身體內(nèi)部：通過(guò)觀察震波在星球內(nèi)部如何反彈，研究者們能就此推斷其內(nèi)部構(gòu)造。
我們能從此次事件中看出什么？
最新的震動(dòng)以及其他三次還未經(jīng)確認(rèn)的火星震都太過(guò)微弱，無(wú)法讓科學(xué)家們?nèi)チ私饣鹦堑蔫F銹紅色地表下究竟發(fā)生了什么。但這也不意味著震動(dòng)信號(hào)是無(wú)用的。
“它開(kāi)始向我們?cè)V說(shuō)火星有多活躍，”Banerdt說(shuō)。
2019年2月4日，洞察號(hào)放置了一個(gè)防風(fēng)隔熱罩來(lái)保護(hù)登陸器于2018年12月19日布在火星表面的地震檢波器。
攝影：NASA/JPL-CALTECH/ASU
登陸器的地震檢波器叫做SEIS，是由法國(guó)國(guó)家太空研究中心制造，并由其他歐洲研究人員和美國(guó)宇航局噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行支持的。它極其敏感，能夠探測(cè)到比氫原子寬度還小的震動(dòng)。
在地球上，有一種被稱為古登堡-理查德定律的固定等式，說(shuō)的是震級(jí)每降低一個(gè)單位，或者說(shuō)釋放的能量減少了32倍，地震頻率就會(huì)增加約10倍。該近似值也適用于月球，Banerdt強(qiáng)調(diào)。所以通過(guò)監(jiān)測(cè)這些微弱震動(dòng)的頻率，科學(xué)家們也許能了解到還需要多久才能見(jiàn)到更大的震動(dòng)。
這次震動(dòng)出奇的長(zhǎng)——持續(xù)大概了10分鐘，也許能帶來(lái)火星表面的線索。Weber補(bǔ)充說(shuō)比起地球的震動(dòng)，這次火星震看起來(lái)更像阿波羅計(jì)劃記錄下來(lái)的月球地震活動(dòng)。
這種差異也許能歸結(jié)為宇宙中土壤的變化，Weber解釋說(shuō)。月球表面布滿了風(fēng)化層，就是由流星撞擊及其他磨損形成的一種非常細(xì)的鋸齒狀物質(zhì)。但是在地球上，我們活躍的地質(zhì)環(huán)境不斷侵蝕小沙粒，改變了我們的土壤凝聚方式。結(jié)果就是，震波穿透這兩種世界的最上層的方式產(chǎn)生了差異。那些在地球上以短而尖銳的爆發(fā)形式出現(xiàn)的信號(hào)在月球上會(huì)變得模糊許多。
Weber警告說(shuō)火星冗長(zhǎng)的震動(dòng)未必意味著其土壤屬性是罪魁禍?zhǔn)住６床焯?hào)考察隊(duì)正在積極確定具體細(xì)節(jié)。
“我們已經(jīng)組裝了一系列工具等震動(dòng)來(lái)臨時(shí)對(duì)其進(jìn)行分析……所以當(dāng)我們看到第一波震動(dòng)信號(hào)并不適于用那些組裝好的工具來(lái)接收的時(shí)候覺(jué)得有一點(diǎn)沮喪，”Weber說(shuō)。“但這也意味著我們將有更多的樂(lè)趣和刺激，因?yàn)槲覀儗⒁M裝新的工具了?！?/p>
還有希望接收更多震動(dòng)么？
洞察號(hào)運(yùn)行的時(shí)間越長(zhǎng)，能捕捉到的事件就越多；如果這些首波信號(hào)真的是火星震，會(huì)有更多的數(shù)據(jù)來(lái)確認(rèn)的。而且Weber也強(qiáng)調(diào)了根據(jù)衛(wèi)星觀測(cè)得出的撞擊率，洞察號(hào)幾乎一定會(huì)在執(zhí)行任務(wù)的某個(gè)時(shí)刻感受到流星撞擊的震動(dòng)。
“我們觀測(cè)到其他東西只是時(shí)間問(wèn)題，”她說(shuō)。
不管洞察號(hào)發(fā)現(xiàn)了什么，它每一次感受到的撞擊和震動(dòng)都會(huì)增加我們對(duì)這顆紅色星球的了解，亞利桑那州立大學(xué)的火星科學(xué)家Tanya Harrison說(shuō)?！八鼛臀覀兠枥L出火星仍然是一個(gè)活躍的地方——我認(rèn)為這與我們?cè)诰S京時(shí)代的觀點(diǎn)截然不同，”她說(shuō)，指的是20世紀(jì)70年代登陸火星表面的任務(wù)?！拔覀?cè)谥鸩綐?gòu)建這個(gè)故事?！?/p>
每一項(xiàng)新實(shí)驗(yàn)似乎都顯示著這顆紅色星球比我們想象的更加復(fù)雜，她強(qiáng)調(diào)：撞擊坑，滑坡，移位的極冠，和如今甚至可能是來(lái)自火星內(nèi)部的活動(dòng)跡象。
科學(xué)家們?yōu)檫@次事件激動(dòng)萬(wàn)分的同時(shí)，也對(duì)即將發(fā)生的事情感到更加興奮。
就像Banerdt說(shuō)，“保持關(guān)注——我相信馬上就會(huì)有更多了。
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