NASA的洞察号,揭示了火星内部的秘密,与地球有非常大的不同

NASA的洞察号火星探测器于2018年11月抵达火星,通过监测火星上的“地震”来了解星球内部(www.gfdb.net)。

上个月,NASA发布新闻,称其因为电池板积灰严重导致电池功率不足,可能熬不过明年3或4月份——新一轮的火星沙尘暴季节开始后,它可能彻底结束任务。

洞察号在任务倒计时阶段,回馈了宝贵的惊喜礼物——基于几年来不间断监测所累积的相关数据。

由世界各地数十位科学家,根据洞察号提供的数据,共同绘制了火星的地壳、地幔和核心,这是有史以来第一张关于另一个星球的内部构造绘图,它带来了许多惊喜的发现,展示了火星与地球的差异。

与地球相比,火星的地幔更薄,地核比预期的更大、密度更小、液体更多。

火星的核心直径约为3660公里,距离地表约1550公里。这比此前预估的要大,这个尺寸下,火星无法像地球那样,有多余的空间容纳下地幔,但这暂时还不能确定。

如果火星真的不存在下地幔层(或即使有,但比地球薄得多),那说明火星的核心比地球的地核更快的冷却,这是了解火星演化历史的关键。

火星与地球最明显的不同,在于它的磁场极弱,无法有效保护大气层,但磁场如何一步步减弱的原因,没有确切的答案。

磁场需要星球外核和内核之间存在温差,且温差大到足够产生循环电流,搅动地核的液体时才会产生——如果火星的核心冷却过快,磁场的快速变弱就顺理成章了。

另一个不同于地球的是,火星地幔是由坚硬的厚厚的一圈岩石构成,这就能解释火星上的火山集中在局部地区,而且活动并不频繁了,火星不像地球那样分散成各大板块,所以也不存在板块活动产生的碰撞和挤压。

鉴于火星本身的整体质量,核心的密度必然极低,但低密度之谜因为数据不足,还未能解开,只能推测,核心由铁镍组成,但可能还包含了一些较轻的元素,如硫、氧和碳。

除此之外,数据还显示出火星地壳非常古老,呈现南部高地地壳厚,北部低地地壳薄的特点,极可能火星上存在过大面积的海洋。

研究人员认为,火星的地壳有两到三层,总共厚度约66公里。顶层约8公里厚,这一层出乎意料的轻,猜测可能是由陨石撞击留下的碎石组成的;第二层厚约20公里,但研究人员表示,他们并不确定20公里至66公里的那一层结构是属于地壳的第三层还是属于地幔层。现在唯一可以肯定的是,地壳比之前理论推断出的厚度要薄,而且密度也更低。

至于火星上存在着太阳系最大的火山,结合火星地壳的顶层构成、可能存在但又消失的海洋等因素综合来看,科学家们推测,火星经历了一场巨大的陨石撞击灾难,严重程度超出了人们的想像——这更加让人怀疑,在早期的一段时间里,火星有合适的磁场、有足够厚的大气层、有海洋,适宜的温度和环境下,可能真的诞生过生命。现在,就期待火星上那些漫游车能找到确凿证据了。

早前曾有人提出,火星在遭遇大撞击后,抛出的碎块携带着初始的生命基因被抛到了地球上,在雷电等自然因素的共同作用下,让地球成为了唯一拥有生命的星球。但因为无法解释碎块在太空高速的飞行和穿越地球大气层过程中是如何保存生命基因的问题,没有引起太多的关注。

参与绘制火星星球内部图的科学家简单解释了洞察号如何通过地震收集到的数据来分析出星球各层厚度的。

因为火星本身地质活动相较地球而言,非常平静,在监测期间,虽然仅是一个地区,且仅有一台地震仪,但结果显示从来没有超过里氏4级的地震——火星没有板块移动,暂且以点概面,科学家们确认,火星地震源于星球冷却过程中的收缩。

洞察号主要接收和监测地震产生的P波和S波。P波是一种压缩波,它是穿过任何行星体最快的波,P波之后会有S波。

P波和S波传递到洞察号的时间差,可以确定出震源位置,以及推算出与洞察号的距离,而P波可以穿过固体、液体和气体,S波只能穿过固体,这种不同的穿透和反弹介质,可以推测出火星内部的结构以及厚度。

当然,在绘制过程中,还会参考火星微弱的磁场和转动轨道等信息推算出的数据进行相互验证。

总之,洞察号的数据,让人们对于火星有了更准确的了解,虽然数据并不丰富,也能使人们距离火星开成和演化的真相越来越近。

宇宙探索不是冲刺,而是一场马拉松,尤其是需要从漫长时间长河里寻找蛛丝马迹时,任何阶段的推测,都有可能被新的发现推翻或改写,但曲折的前进总是好过原地踏步。

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