由美国国家航空和宇宙航行局发射的火星登陆器通过听风绘制了史上第一幅火星地下地图
风的声音揭秘了火星地下形态的种种细节。
图解：一位艺术家描绘的美国国家航空和宇宙航行局发射的洞察号火星着陆器所探索的浅层地下状况概念图。（图源：苏黎世联邦理工学院 / Géraldine Zenhäusern）
研究人员通过聆听风在火星赤道附近的土壤和岩石层中回响的声音，绘制出了第一张火星地下地图。
该研究小组使用了美国宇航局（以下称NASA）洞察号探测器——于2018年降落在平坦的“极乐平原”上，以研究席卷这个星球的弱“火星地震”——上的针探仪器。洞察号获得的数据显然可以让科学家得到一个关于火星地下组织的粗略构想，包括其地幔的性质和地壳的厚度。
瑞士地球物理学家领导的研究小组首次使用一项在地球上开发并调整巩固的新技术，来让着陆器的仪器直接观察火星干燥地表的下层，探索其离地壳660英尺（200米）内的事物。
“我们应用的是一种在地球上成熟发展的技术，来确定地震风险地点，并研究地下结构，”n. 塞德里克 施韦施巴赫，工作于苏黎世的瑞士联邦理工学院(ETH)的一位地理学家，也是新论文的通讯作者，这样告诉Space。
“这种技术是依据环境振动工作的，”施韦施巴赫说。“在地球上，人类拥有海洋，风，这些都使得地面无时无刻在抖动，而人们在某个点测量震动，就会留有一个地下印记。”
逼近真相
从本质上来说，地表的混乱运动使得地壳不断震动。这些极为微小的震动在深入地下时会被无限放大，最终会被敏感的仪器所捕捉。
火星，施韦施巴赫说，相对地球要安静的多。这个星球上没有海洋，并且火星的大气层要稀薄许多，导致那里的风更加微弱难以捉摸。再加上地理学家在地球上可以使用无数个监测站，然而在火星，他们只有一个选择:洞察号着陆器。
不过，依靠听这颗红色行星因为陨石坑和平原地下的地面的相互作用而产生的风，揭示了地下结构中惊人的细节。
“我们越是深挖地下，分辨率越低，”施韦施巴赫说，“靠近地表时，我们可以分辨出一米(三英尺）厚的地层。但是在更深的地方，实际上只能分辨出几十米。”(10米＝33英尺)
这张地图使得人类能瞥见过去几十亿年火星的进化。它揭露了一层意想不到的深层沉积物以及厚厚的凝固熔岩，所有这些都覆盖着10英尺厚(3米)的砂质风化层。
图解:艺术家对NASA火星着陆器下浅层地下的完整概念图。(图源苏黎世联邦理工学院 / Géraldine Zenhäusern)
这个令人惊讶的沉积层位于火星表面下半处，海拔100到230英尺(30到70米)，夹在两层凝固的古代熔岩之间。
他说：“我们仍在研究如何追溯确定这一层的年龄，”他说。“但它告诉我们，那个地方的地质历史可能比我们最初想象的要复杂，而且那个地方过去可能发生了更多的地质变迁。”
研究人员将包含这种沉积物的两个熔岩层与之前对附近陨石坑的地质研究进行了比较。这些数据使他们能够将这些地层的起源大致框定在大约17亿年和36亿年前的火星，这是火星地质历史上的两个重要时期。
在较年轻的熔岩层的顶部，就在地表风化层的下方，有一条大约50英尺厚（15米）的岩石物质带，很可能是由过去的陨石撞击，使它们从火星表面无规则运动上升至半空，然后像雨点般回到了火星表面。在未来，科学家们希望看到他们能以火星地壳下几英里的地方为基础，进一步扩展他们的技术。
施韦施巴赫说：“我们现在在此领域仍然有一个盲区。”
基于洞察号的数据进行的早期对火星核心、地幔和地壳的研究，揭示了火星和地球之间惊人的差异。这两颗行星一般被大众认为是太阳系的双胞胎，甚至在某种程度上它们的进化路径相似得仿佛共享同一套基因。
这两颗行星在最开始都形成了宽广的海洋和厚厚的大气层。但后来，火星失去了它的保护性磁场，这使得粗糙的太阳风，即从太阳发出的带电粒子流，逐渐剥夺了火星的大气层，火星发展成了今天的模样，与地球相比是另一个世界。科学家们希望这两颗行星的地质学研究对比能够为它们如今的“分道扬镳”提供一些线索。
BY:Tereza Pultarova
FY:余婕
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