與我們地球相比,火星似乎是一顆“死星”,但即使火星上,風也在吹,地面也在移動。在地球上,地球科學傢研究主要由海洋活動引起的環境地震噪聲漣漪,以便在地下窺探地球內部的結構,那麼在沒有海洋的情況下,我們能在火星上做同樣的研究嗎?根據九州大學國際碳中性能源研究所科學傢的一項新研究,我們比以往任何時候都更接近實現這一目標。

在發表在《地球物理研究快報》期刊上的研究中,基於美國宇航局“洞察號”(使用地震勘測、大地測量和熱運輸的內部探索)火星著陸器收集的數據。洞察號著陸器在火星表面放置瞭一個地震儀,它的讀數被傳回地球。2019年2月至6月間收集的連續地震記錄顯示,火星上存在數百個“大地震”。火星大多數地震比地球上通常感覺到的地震要弱得多,盡管有些火星地震的震級幾乎達到4級。

對這些微震的數據進行瞭分析,以確定它們的傳播方向和方向強度。該研究的合著者池田武(Tatsunori Ikeda)說:偏振分析顯示,不同頻率和類型的地震波,在火星一天中表現出不同的變化模式。低頻P波的時間變化與風和太陽輻射的距離變化有關,低頻波與著陸器附近地區的風向有關。較高頻率的環境噪聲主要由著陸器本身振動控制。因此,不同類型和頻率的微震,可能有不同的來源,有些可能受到影響。

不同類型火星微震主要來源之間的這些重要差異,可能有助於識別火星內部的地質結構,因為研究人員從高頻環境噪聲中推斷出地震儀下方的巖性邊界。然而,單個地震儀還不足以重建火星內部的圖像。在地球上,來自多個地震儀網絡的數據必須結合在一起。但是,對洞察號著陸器的地震數據分析是在火星上實現這一目標的重要一步,這些結果證明瞭在火星上使用環境噪聲方法的可行性。

未來的火星地震臺網項目,將使我們能夠對火星內部的地質結構進行建模和監測,甚至可能有助於火星上的資源勘探,比如尋找潛冰。研究應用洞察力地震數據的偏振分析,估計火星環境噪聲場的時間變化和頻率依賴性。低頻(1 Hz)波的主要後方位角指向火星洞察號著陸器,特別是在白天,表明風導致洞察號著陸器噪聲在高頻時占主導地位,而這些結果表明著陸點存在幾個環境噪聲源和地質結構。

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博科園|研究/來自:九州大學

參考期刊《地球物理研究快報》

DOI: 10.1029/2020GL087123

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