由美國國家航空和宇宙航行局發射的火星登陸器通過聽風繪製了史上第一幅火星地下地圖
風的聲音揭秘了火星地下形態的種種細節。
圖解：一位藝術家描繪的美國國家航空和宇宙航行局發射的洞察號火星着陸器所探索的淺層地下狀況概念圖。（圖源：蘇黎世聯邦理工學院 / Géraldine Zenhäusern）
研究人員通過聆聽風在火星赤道附近的土壤和岩石層中迴響的聲音，繪製出了第一張火星地下地圖。
該研究小組使用了美國宇航局（以下稱NASA）洞察號探測器——於2018年降落在平坦的「極樂平原」上，以研究席捲這個星球的弱「火星地震」——上的針探儀器。洞察號獲得的數據顯然可以讓科學家得到一個關於火星地下組織的粗略構想，包括其地幔的性質和地殼的厚度。
瑞士地球物理學家領導的研究小組首次使用一項在地球上開發並調整鞏固的新技術，來讓着陸器的儀器直接觀察火星乾燥地表的下層，探索其離地殼660英尺（200米）內的事物。
「我們應用的是一種在地球上成熟發展的技術，來確定地震風險地點，並研究地下結構，」n. 塞德里克 施韋施巴赫，工作於蘇黎世的瑞士聯邦理工學院(ETH)的一位地理學家，也是新論文的通訊作者，這樣告訴Space。
「這種技術是依據環境振動工作的，」施韋施巴赫說。「在地球上，人類擁有海洋，風，這些都使得地面無時無刻在抖動，而人們在某個點測量震動，就會留有一個地下印記。」
逼近真相
從本質上來說，地表的混亂運動使得地殼不斷震動。這些極為微小的震動在深入地下時會被無限放大，最終會被敏感的儀器所捕捉。
火星，施韋施巴赫說，相對地球要安靜的多。這個星球上沒有海洋，並且火星的大氣層要稀薄許多，導致那裡的風更加微弱難以捉摸。再加上地理學家在地球上可以使用無數個監測站，然而在火星，他們只有一個選擇:洞察號着陸器。
不過，依靠聽這顆紅色行星因為隕石坑和平原地下的地面的相互作用而產生的風，揭示了地下結構中驚人的細節。
「我們越是深挖地下，分辨率越低，」施韋施巴赫說，「靠近地表時，我們可以分辨出一米(三英尺）厚的地層。但是在更深的地方，實際上只能分辨出幾十米。」(10米＝33英尺)
這張地圖使得人類能瞥見過去幾十億年火星的進化。它揭露了一層意想不到的深層沉積物以及厚厚的凝固熔岩，所有這些都覆蓋著10英尺厚(3米)的砂質風化層。
圖解:藝術家對NASA火星着陸器下淺層地下的完整概念圖。(圖源蘇黎世聯邦理工學院 / Géraldine Zenhäusern)
這個令人驚訝的沉積層位於火星表面下半處，海拔100到230英尺(30到70米)，夾在兩層凝固的古代熔岩之間。
他說：「我們仍在研究如何追溯確定這一層的年齡，」他說。「但它告訴我們，那個地方的地質歷史可能比我們最初想像的要複雜，而且那個地方過去可能發生了更多的地質變遷。」
研究人員將包含這種沉積物的兩個熔岩層與之前對附近隕石坑的地質研究進行了比較。這些數據使他們能夠將這些地層的起源大致框定在大約17億年和36億年前的火星，這是火星地質歷史上的兩個重要時期。
在較年輕的熔岩層的頂部，就在地表風化層的下方，有一條大約50英尺厚（15米）的岩石物質帶，很可能是由過去的隕石撞擊，使它們從火星表面無規則運動上升至半空，然後像雨點般回到了火星表面。在未來，科學家們希望看到他們能以火星地殼下幾英里的地方為基礎，進一步擴展他們的技術。
施韋施巴赫說：「我們現在在此領域仍然有一個盲區。」
基於洞察號的數據進行的早期對火星核心、地幔和地殼的研究，揭示了火星和地球之間驚人的差異。這兩顆行星一般被大眾認為是太陽系的雙胞胎，甚至在某種程度上它們的進化路徑相似得彷彿共享同一套基因。
這兩顆行星在最開始都形成了寬廣的海洋和厚厚的大氣層。但後來，火星失去了它的保護性磁場，這使得粗糙的太陽風，即從太陽發出的帶電粒子流，逐漸剝奪了火星的大氣層，火星發展成了今天的模樣，與地球相比是另一個世界。科學家們希望這兩顆行星的地質學研究對比能夠為它們如今的「分道揚鑣」提供一些線索。
BY:Tereza Pultarova
FY:余婕
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