美國宇航局的洞察著陸器在火星核心揭示了一個驚喜

科學家們凝視著地球的心臟火星發現了一個非常出乎意料的結構。

在那里，在地球的最內核，洞察號地震數據顯示了一個直徑約 600 公里（373 英里）的固體質量。這不僅與之前的發現形成鮮明對比，即核心是一路軟軟的——這不符合我們目前對火星核心由什么組成的理解。

“火星擁有堅固的內核是一件不尋常的事情，”由中國科學技術大學地震學家畢惠星領導的一個團隊告訴 ScienceAlert。

“早期研究表明，火星核心含有大量的輕元素，這降低了固相線溫度，并且由于其相對較高的溫度，核心不太可能結晶。”

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直到最近幾年，科學家們才能夠繪制出這顆紅色星球的內部結構圖。這是因為美國宇航局的洞察著陸器配備了地震儀，可以記錄地震和隕石撞擊在地球內部反彈時產生的波，對不同的物質密度做出不同的反應。

結果有點像行星大小的“X 射線”，僅由聲波組成。

洞察號花了四年時間，從 2018 年到 2022 年，監測火星腹部的顫抖，收集了數百個事件的數據。此數據提供了第一張詳細的火星內部地圖，揭示了與地球相似的結構：堅硬的地殼、熔融的地幔和中心致密的核心。

但地球和火星之間存在一些與行星內部有關的關鍵差異，這就是為什么 Bi 和同事希望獲得有關火星假定的柔軟和柔軟核心的更多信息。

“與地球不同，火星今天沒有全球磁場，”研究人員解釋道。

“相反，它的部分地殼被強磁化，這告訴我們火星在遙遠的過去曾經有一個磁場。行星的全球磁場由其核心中的“發電機”提供動力，該發電機取決于液體外核中的熱對流和成分對流的組合。

“在地球上，輕元素在核心結晶過程中優先留在液體中，導致內核邊界處殘留浮力液體。這種機制被認為在維持當今地球磁場方面發揮著重要作用。相比之下，對于火星來說，事情的運作方式似乎有所不同。

對地球層的研究依賴于來自多個地震站的地震數據。在火星上，洞察號只在一個地點度過了它的時間。為了彌補這一點，研究人員依靠撞擊事件，其中大巖石撞擊火星表面，聲波在火星上蕩漾。

他們確定了 23 個高信噪比撞擊事件，并使用了地震陣列分析技術，這些技術通常應用于來自地球上多個站點的數據。

研究人員說：“這種方法使我們能夠根據地震階段到達空間站的方式、指定的入射角和到達時間來挑選特定的地震階段。“通過這樣做，我們能夠檢測到穿過火星核心正中心的波和來自內核邊界的反射，這為固體內核提供了關鍵的觀測。”

火星核心的組成似乎與地球的成分略有不同。火星的核心也主要由鐵制成，但其中混合了更高比例的硫、氧和碳——理論上較輕的元素應該會降低混合物凝固的溫度，由稱為固相線的極限定義。

由于火星的核心比這個溫度熱得多，科學家們認為火星的核心應該一直很軟。

地震波根據它們如何穿過行星內部進行分類。P 波是最快的，穿過地殼和地幔。K 波是穿過行星外核的波。I 波是穿過內核的波，而小寫的 i 代表從內核外邊界反彈的波。

這些字母可以放在一起來描述波浪的路徑;例如，PKiKP 波穿過地幔，進入外核，從內核反彈，通過外核返回，然后到達地幔。

在他們的數據中，研究人員發現的不僅僅是一個波，而是多個波，分別表明火星存在固體內核。

“檢測到 PKiKP 浪潮本身就是強有力的證據，但我們也看到 PKKP 比預期更早到達，這提供了進一步的證實。除此之外，我們的模型預測了——我們的數據證實了——其他與內核相關的階段，包括更遠距離的 PKiKP、PKIIKP，甚至是穿過內核的 PKPPKP 的新分支，“他們解釋道。

“這些多個階段至關重要，因為它們相互交叉驗證，并且始終指向同一個結論：火星確實有一個堅固的內核。”

目前尚不清楚這到底是如何發生的。需要進行建模來探索所涉及的溫度、壓力和成分條件，以及重元素和輕元素的分配方式，以嘗試復制團隊的結果所揭示的內容。

然而，結果還是令人興奮的。這種進一步的探索可能會讓我們更深入地了解火星是如何失去了它的發電機及其全球磁場.它還可能揭示一些關于巖石行星的方式——那些科學家認為最有可能以我們所知的方式容納生命——進化。

研究人員說：“火星內核的大小和特性是了解火星熱和化學演化的重要參考。

“更清楚地了解內核的形成及其對火星磁場歷史的影響，需要更詳細的建模，最好是在比較行星學框架內。”

該研究已發表在自然界.

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