“火星地震”揭示了红色星球隐藏的地质

加州旧金山

火星地震来得又快又猛烈。从火星赤道附近的着陆点，美国宇航局的洞察号任务每天探测到大约两次地震，而且频率还在上升。

“我们有很多，”加州帕萨迪纳喷气推进实验室的地球物理学家、洞察号的首席研究员布鲁斯·巴纳特(Bruce Banerdt)说。他于12月12日在加利福尼亚州旧金山举行的美国地球物理联合会会议上报告了这一发现。

自一年前抵达火星以来，洞察号已经探测到322次火星地震。他们是火星上探测到的第一次地震，也是除地球和月球之外的第一个天体。科学家们的目标是利用它们来探测火星内部，包括破译这个星球的内部结构地壳，地幔和地核。

大多数火星地震都很小，比地球上的任何地震都小得多。但有几次大到接近4级，科学家们能够追踪到它们的源头。

其中两次最大的火星地震都发生在地质活动活跃的Cerberus Fossae地区，该地区位于InSight以东约1600公里处。那里的地震可能是由火星地壳地质断层上的应力积聚引起的，然后在一次火星地震中释放出来。

该任务的其他早期发现包括每晚午夜左右在着陆器周围出现的神秘磁脉冲。但洞察号的主要目标之一——将热探测器打入火星地面5米深处——仍然令人沮丧地遥不可及。这个被称为“鼹鼠”的探测器在土壤中遇到的摩擦比科学家们预期的要多。今年10月，它甚至出人意料地从洞里退了出来。

跟踪震动

迄今为止最大的发现来自于不断扩大的火星地震目录。洞察号的高灵敏度地震仪在夜间搜寻地震，在白天震动地面的风减弱之后。

火星地震有两种类型。最常见的震动频率很高。不太常见的是在较低频率下可以检测到的类型。位于苏黎世的瑞士联邦理工学院的地震学家Domenico Giardini说，高频信号可能来自于火星浅层地壳破裂的地震，而低频信号可能来自于火星内部更深处的地幔。

最大的两次火星地震发生在5月和7月。两者都是低频型。团队成员追踪到地震能量来自于刻耳柏洛斯·福萨。这一地区是最近地质活动的发源地，包括似乎在过去1000万年中移动过的断层。

在洞察号发射之前，研究人员曾预测它可能能够探测到来自Cerberus Fossae的地震。巴黎地球物理研究所(Paris Institute of Earth Physics)的行星科学家爱丽丝·雅各布(Alice Jacob)说，那里的断层可能会在它们的末端积聚压力。她领导的一项分析表明，这可能是洞察号捕捉到的火星地震的来源。

Banerdt说，地震的频率一直在增加——从洞察号着陆后报告的几次零星地震到目前每天两次的速度。执行任务的科学家不确定原因。

同样神秘的还有每晚出现的磁脉冲。洞察号用磁力计测量了它们，它们被认为与火星周围空间环境中发生的事情有关。一种观点认为，它们是太阳风中的带电粒子撞击火星时产生的。

调查问题

到目前为止，洞察号最精彩的表演来自它的内鬼。起初，它按计划在地下挖洞，但在10月份遭遇了灾难，突然从洞里喷了出来。

任务工程师设计鼹鼠在一种不同于它实际遇到的土壤中工作。它是为无粘性土壤设计的，在这种土壤中，颗粒之间几乎没有摩擦，就像在一大桶糖中一样。但是，位于德国科隆的德国航空航天中心的太空科学家蒂尔曼·斯波恩(Tilman Spohn)说，“洞察号”的着陆点被证明是有粘性的土壤，其中的颗粒更像一大桶面粉中的颗粒一样粘在一起。

当鼹鼠开始挖洞时，它周围的土壤压实成一个坑。鼹鼠无法与坑壁产生足够的摩擦力，无法继续往地下移动。斯波恩说，他和他的同事们在实验室实验中看到过这种情况，实验涉及粘性土壤，但他们预计洞察号的着陆点是无粘性土壤，因为其他火星着陆点都是这样的。

喷气推进实验室的行星科学家马修·戈隆贝克说，“洞察号”似乎很不幸地降落在了一个土壤被压实成一种更硬的物质——硬壳锈的地方。硬壳比预期的更硬，可能更厚。

任务工程师一直试图解决这个问题，他们用着陆器的手臂把“鼹鼠”固定在坑的一侧，让它有更多的摩擦力继续前进。它又开始慢慢地小心地把自己埋进地下。

斯波恩说:“到圣诞节时，也许我们的现在会回到原点。”“在这个时间点上，这将是一个非常、非常受欢迎的情况。”