2018年5月,NASA的“洞察号”发射,2018年11月26日登陆火星。
它的全称是利用地震调查、大地测量和热传输进行的内部勘探。它的任务是通过测量热流、地震活动和太阳引力作用下火星北极的摆动来研究火星的内部深处。距离现在,洞察号已经在火星定居超过一年时间,那么洞察号到底发现了什么?近日,NASA洞察号小组公布了洞察号这一年来的探测成果,并且在这一年中,洞察号逐渐揭开了火星的一个秘密!
我们知道NASA的海盗号着陆器是第一个研究火星地震学的探测器。两个着陆器都携带了地震检波器到表面,但它们没有洞察号的那么精密。海盗号可以放置在地球表面的独立地震检波器体积太大,需要太多的电力,而且占用太多的带宽。所以它的地震仪被安装在着陆器上,受到风和着陆器自身活动的影响。
不过由于海盗1号的地震检波器从未正确部署过,也没有产生可用的数据。而海盗2号的地震检波器得到了正确的部署,并产生了大量的数据,但没有发现决定性的地震,因为火星上的风使探测变得非常困难。而现在“洞察号”让我们第一次真正了解火星地震学。
洞察号着陆器携带了三个主要的科学仪器:
SEIS是一种内部结构的地震实验,用来测量地震和其他内部活动。
热流和物理性能包(HP3),其中衡量的热量转移,从行星的内部到其表面。
上升:旋转和内部结构实验,测量行星的摆动,从而揭示火星核心和地幔的大小和密度。
洞察号还携带激光反光板、天气监测设备、仪器部署臂和照相机。
洞察号一直在努力让HP3仪器(也被称为“鼹鼠号”)进入火星地下位置进行测量,并记录了火星的地震活动,火星地震是洞察号发现的一个秘密,许多人认为火星地震相当普遍,怎么能算是秘密,然而火星的地震活动和地球并不相同,“洞察号”已经测量了超过450个地震信号,远远超过预期,尽管在任务的头10个月里只检测到174个,并在这些结果中进行了分析。结果与地球上的地震相比,火星地震相对较弱。在地球上,地震是由构造板块相互挤压造成的。火星没有构造板块,所以它的地震还有另一个原因,火星内部正在降温,同时也在收缩。当它收缩时,表面会断裂,导致地震。
在洞察号记录的数据中有两大类地震,其中有150次是通过地壳传播的浅层、相对较弱的地震。其中24个更强大,也更深。它们起源于地球地壳的不同位置。不过,它们都比地震弱。洞察号探测到的最强烈的地震在里氏3至4级之间。地震至少要5.5级才能破坏建筑物。
数据还显示,虽然在收集数据期间,较弱地震的频率保持不变,但较强地震的频率逐渐增加了。研究人员对此一头雾水,他们猜测可能与季节轨道和/或热效应有关。
这是在火星上探测到的两种地震波的示意图。较弱的高频事件主要局限于地壳,而较强的低频事件则在地幔中传播。
在计划这次任务时,有人担心SEIS会测量到陨石撞击,这样会导致数据复杂化。但是根据洞察小组的说法,所有由SEIS探测到的地震活动都来自火星内部。而洞察号探测到的最强烈的地震大约是4级。它没有足够的能量穿透地壳,深入地幔和地核。换句话说,陨石所产生的撞击强度远远不是这些洞察号所测量到的级别。
不过自从海盗号探测器第一次尝试以来的44年里,洞察号的数据再次表明,火星的地震相当活跃。未来洞察号将提供更多的数据,特别是如果HP3仪器能够成功部署的话。这项任务将再持续一年左右,到那时,RISE仪器将有两年的数据。所有这些数据,连同HP3和地震检波器,将描绘出一幅更清晰的火星内部图像。