洞察號(hào)探測(cè)器在火星表面著陸。探測(cè)器上磁力儀的初步數(shù)據(jù)表明，這顆紅色星球的磁場(chǎng)在夜間會(huì)以無(wú)法解釋的方式擺動(dòng)。

繪制：NASA

　　午夜時(shí)分，火星有時(shí)會(huì)出現(xiàn)磁場(chǎng)脈沖，這種現(xiàn)象此前從未被觀察到，發(fā)生原因未知。

NASA的首個(gè)地球物理探測(cè)器“洞察號(hào)”帶來(lái)了不少驚人的初步發(fā)現(xiàn)，這只是其中之一。2018年11月，洞察號(hào)成功著陸后即開(kāi)始收集信息，幫助科學(xué)家更好地了解我們的鄰居：火星的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和演化過(guò)程，比如測(cè)量上地殼的溫度、記錄地震的聲音，以及測(cè)量火星磁場(chǎng)的強(qiáng)度和方向。

上周，歐洲行星科學(xué)大會(huì)與美國(guó)天文學(xué)會(huì)舉行了聯(lián)合會(huì)議，會(huì)上的幾次報(bào)告透露，初步數(shù)據(jù)表明，火星的磁場(chǎng)非常狂野。

除了奇怪的電磁脈沖，著陸器的數(shù)據(jù)顯示，火星地殼的磁場(chǎng)比科學(xué)家預(yù)計(jì)的強(qiáng)大得多。而且，著陸器還在火星地表深處發(fā)現(xiàn)了一個(gè)非常特別的導(dǎo)電層，厚度約4公里。這個(gè)導(dǎo)電層可能代表一個(gè)全球液態(tài)水儲(chǔ)藏庫(kù)，不過(guò)現(xiàn)在下結(jié)論還為時(shí)過(guò)早。

地球上的地下水是一個(gè)隱藏的海洋，被沙子、土壤和巖石深鎖于地下。楊百翰大學(xué)的行星科學(xué)家Jani Radebaugh沒(méi)有參與此次研究，他說(shuō)，如果火星也有類(lèi)似的情況，“我們不應(yīng)該感到驚訝”。但如果這些測(cè)量結(jié)果得到證實(shí)，現(xiàn)代火星上擁有這么大規(guī)模的液態(tài)水，那么它必然對(duì)過(guò)去或現(xiàn)在可能存在的生命有著重要影響。

到目前為止，這些數(shù)據(jù)還沒(méi)有經(jīng)過(guò)同行評(píng)審；隨著時(shí)間的推移，初步發(fā)現(xiàn)和解釋的一些細(xì)節(jié)無(wú)疑會(huì)有所調(diào)整。盡管如此，洞察號(hào)還是為我們帶來(lái)了令人驚嘆的火星世界。這個(gè)探測(cè)器或?qū)氐赘淖兾覀儗?duì)火星乃至整個(gè)銀河系其他巖石星球的理解。

北卡羅萊納州立大學(xué)的行星地質(zhì)學(xué)家Paul Byrne沒(méi)有參與這次工作，他說(shuō)：“我們正在以從未有過(guò)的方式深入了解火星的磁場(chǎng)歷史。”

兩個(gè)世界的故事

由于旋轉(zhuǎn)，再加上富含鐵的液態(tài)外核在攪動(dòng)，地球形成了全球范圍的磁場(chǎng)。地殼中的特定礦物記錄了磁場(chǎng)的強(qiáng)度和方向，根據(jù)這些自然記錄，我們知道，這個(gè)磁場(chǎng)已經(jīng)存在了一段時(shí)間，而且在不同地質(zhì)年代有很大變化。1997年，火星全球探勘者號(hào)發(fā)回了相關(guān)數(shù)據(jù)，科學(xué)家在火星的地殼中發(fā)現(xiàn)了類(lèi)似的磁場(chǎng)變化情況。

加州大學(xué)伯克利分校的行星空間物理學(xué)家Robert Lillis沒(méi)有參與此次新研究，他說(shuō)：“火星也有地球上的磁性礦物?！?/p>

火星全球探勘者號(hào)探測(cè)到，這顆紅色星球地表之上95至400公里處存在磁場(chǎng)。在距離地表同樣高度的地方，火星的地殼磁場(chǎng)是地球的十倍。這意味著，很久以前，火星也有一個(gè)全球磁場(chǎng)。

但與地球不同的是，火星很不幸。大約40億年前，攪動(dòng)的外核似乎停止運(yùn)轉(zhuǎn)，導(dǎo)致全球磁場(chǎng)崩潰，只留下一個(gè)脆弱的磁場(chǎng)屏障，堪堪保護(hù)自己。這個(gè)磁場(chǎng)屏障來(lái)自太陽(yáng)釋放出的輻射，即太陽(yáng)風(fēng)，它漸漸剝離了古老的大氣層，把可能維持生命、富含水分的世界變成了寒冷荒涼的沙漠。

為什么這兩顆星球的命運(yùn)迥然不同？為了找到原因，我們首先要對(duì)火星的磁場(chǎng)進(jìn)行盡可能詳細(xì)的測(cè)量，但從軌道上看過(guò)去，剩下的磁場(chǎng)強(qiáng)度的分辨率很低，就像從很遠(yuǎn)的地方看一群人：如果很多人穿紅襯衫，少數(shù)人穿藍(lán)襯衫，那么遠(yuǎn)處的相機(jī)很大程度上捕捉到的是紅色。但如果把相機(jī)推近，那些非常重要的藍(lán)色就會(huì)顯得更清楚。

科羅拉多大學(xué)的大氣和空間物理研究員Dave Brain沒(méi)有參與此次研究，他說(shuō)：“在磁場(chǎng)測(cè)量方面也是這樣?？康迷浇?，就越能了解構(gòu)成情況?！?/p>

午夜謎團(tuán)

洞察號(hào)的磁力儀是首個(gè)安置在火星表面的磁力儀，科學(xué)家因此對(duì)火星地殼磁場(chǎng)有了深入了解，不過(guò)測(cè)量結(jié)果有點(diǎn)出乎意料：和過(guò)去軌道測(cè)量預(yù)測(cè)的結(jié)果相比，洞察號(hào)附近的磁場(chǎng)強(qiáng)了約20倍。

Brain熟悉洞察號(hào)的數(shù)據(jù)，他表示，這種強(qiáng)大穩(wěn)定的磁信號(hào)來(lái)自附近的巖石，但目前還不清楚它們是位于地下深處，還是更靠近地表。Byrne說(shuō)，確定位置很重要，因?yàn)槿绻堑乇砀浇^新的巖石，那意味著火星周?chē)膹?qiáng)磁場(chǎng)持續(xù)的時(shí)間比我們以為的要長(zhǎng)。

更奇怪的是，洞察號(hào)還發(fā)現(xiàn)，它附近的地殼磁場(chǎng)時(shí)不時(shí)會(huì)擺動(dòng)。加州大學(xué)伯克利分校的空間物理學(xué)家、洞察號(hào)科學(xué)團(tuán)隊(duì)成員Matthew Fillingim解釋說(shuō)，這種擺動(dòng)即磁脈沖。

這些脈沖反應(yīng)了磁場(chǎng)強(qiáng)度或方向的波動(dòng)，不算非同尋常。因?yàn)樯蠈哟髿獾臄_動(dòng)、太陽(yáng)風(fēng)的作用，以及行星磁泡的扭曲等因素，地球和火星經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)這樣的現(xiàn)象。

奇怪的是，火星的磁脈沖出現(xiàn)在午夜時(shí)分，仿佛有一個(gè)看不見(jiàn)的夜間計(jì)時(shí)器。

洞察號(hào)位于火星的赤道附近，在地球上相同的地理位置，晚上卻沒(méi)有這類(lèi)磁脈沖。地球夜間的磁脈沖往往發(fā)生在高緯度地區(qū)，并帶來(lái)南北極光。目前，關(guān)于火星上為什么會(huì)有磁脈沖，科學(xué)家還沒(méi)有找到確切答案，不過(guò)有一種推測(cè)。

雖然不再具備強(qiáng)大的全球磁場(chǎng)，但在太陽(yáng)風(fēng)與稀薄的大氣層的相互作用下，火星周?chē)嬖谝粋€(gè)微弱的磁泡。這個(gè)磁泡又被太陽(yáng)風(fēng)的磁場(chǎng)壓縮，導(dǎo)致部分地方的形狀似尾巴。午夜時(shí)分，火星上的洞察號(hào)與這條尾巴對(duì)齊，當(dāng)它穿過(guò)時(shí)，尾巴就會(huì)像撥動(dòng)吉他弦一樣撥動(dòng)地表的磁場(chǎng)。

如果高空飛船，如NASA火星大氣與揮發(fā)物演化任務(wù)的軌道飛行器，恰逢其時(shí)地經(jīng)過(guò)洞察號(hào)上方，或許就能證明這一點(diǎn)。不過(guò)，目前這還是一個(gè)未解之謎。

火星深處

在一場(chǎng)關(guān)于火星磁場(chǎng)的演講中，科學(xué)家還提到，磁信號(hào)的特征顯示，在火星表面之下的某處，似乎存在導(dǎo)電層。雖然研究團(tuán)隊(duì)還不能確定具體深度，但他們認(rèn)為不會(huì)超過(guò)100公里。

Brain解釋說(shuō)，在地球沙漠中的測(cè)試表明，磁力儀可以告訴我們地下是否有水。同樣的，洞察號(hào)的磁力計(jì)顯示，整個(gè)火星都覆蓋著冰水層或者有溶解固體物的含水層。

目前還不清楚火星過(guò)去的地表水體在湖泊、河流甚至海洋中存在了多長(zhǎng)時(shí)間，但可以確定的是，如今火星的地表之下存在咸水庫(kù)。Radebaugh告訴我們，越往深處，火星的地殼越溫暖?？紤]到火星地表下有大量的冰，我們有理由認(rèn)為，地下含水層中也應(yīng)該有液態(tài)水。

但Brain說(shuō)，還有一些細(xì)節(jié)問(wèn)題，且需要排除導(dǎo)致磁脈沖等其他因素。洞察號(hào)探測(cè)器有一個(gè)鉆頭，但只能挖掘到地面下約5米的地方，所以科學(xué)家必須通過(guò)其他方法來(lái)檢驗(yàn)這一推論，或許要靠未來(lái)的火星任務(wù)。

Brain還補(bǔ)充說(shuō)，無(wú)論火星含水層是否存在，洞察號(hào)的測(cè)量結(jié)果都具有重要價(jià)值，包括磁場(chǎng)數(shù)據(jù)。雖然只是駐扎在埃律西昂平原的某一處，但洞察號(hào)一定會(huì)帶來(lái)火星上各種各樣的奇跡。

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