賴斯大學的地震學家利用NASA在火星上的InSight Lander的數(shù)據(jù)，首次對從地殼到紅色行星核心的三個地下邊界進行了直接測量。

“最終可以幫助我們理解行星的形成，”本周在線發(fā)表在《地球物理研究快報》上的一項研究的合著者艾倫·萊萬德說。萊昂德說，雖然火星地殼的厚度和核心的深度是用許多模型計算出來的，但InSight數(shù)據(jù)允許進行首次直接測量，這些數(shù)據(jù)可用于檢查模型并最終對其進行改進。

這項研究的共同作者，萊斯大學的研究生鄧登壯說：“在火星上沒有板塊構造的情況下，與地球相比，它的早期歷史大部分被保留了下來。” “對火星地震邊界的深度估計可以提供一些跡象，以更好地了解它的過去以及總體上地球行星的形成和演化。”

尋找有關火星內(nèi)部及其形成過程的線索是InSight的主要目標，InSight是于2018年11月降落的機器人著陸器。探測器的圓頂形地震儀使科學家能夠以大致相同的方式收聽行星內(nèi)部的微弱隆隆聲。醫(yī)生可能會用聽診器聽病人的心跳。

地震儀測量來自地震波的振動。就像標記卵石打擾池塘表面的圓形波紋一樣，地震波流過行星，標記出流星撞擊或地震等擾動的位置和大小，在紅色星球上被適當?shù)胤Q為“地震”。從2019年2月到2019年9月，InSight的地震儀記錄了其中的170多個。

地震波通過不同種類的巖石時也會發(fā)生微妙的變化。地震學家已經(jīng)研究了地球上地震記錄的模式超過一個世紀，并且可以使用它們來繪制油氣藏和更深層的位置圖。

鄧說：“研究地下結構的傳統(tǒng)方法是使用密集的地震臺網(wǎng)分析地震信號。” “火星的構造活動少得多，這意味著與地球相比，它的地震事件要少得多。而且，由于火星上只有一個地震臺，我們不能采用依賴地震網(wǎng)絡的方法。”

賴斯(Revander)，賴斯(Rice)的地球，環(huán)境與行星科學的Carey Croneis教授和鄧(Deng)使用一種稱為環(huán)境噪聲自相關的技術分析了InSight的2019年地震學數(shù)據(jù)。鄧說：“它利用火星上單個地震臺站記錄的連續(xù)噪聲數(shù)據(jù)，從地震邊界中提取出明顯的反射信號。”

鄧和勒萬德的第一個邊界是火星的地殼和著陸器之間的距離，該著陸器位于著陸器下方約22英里(35公里)處。

第二個是地幔內(nèi)的過渡帶，硅酸鎂鐵經(jīng)歷地球化學變化。在該區(qū)域的上方，這些元素形成了一種稱為橄欖石的礦物，在其下方，熱量和壓力將它們壓縮成一種名為沃茲利石的新礦物。該區(qū)域被稱為橄欖石-輝石巖過渡帶，位于InSight下690-727英里(1,110-1,170公里)處。

鄧說：“橄欖石-輝石轉變的溫度是建立火星熱力模型的重要關鍵。” “從過渡的深度，我們可以輕松地計算壓力，并由此得出溫度。”

他和列文德測量的第三個邊界是火星地幔與其鐵含量高的核心之間的邊界，他們在著陸器下方發(fā)現(xiàn)了945-994英里(1,520-1,600公里)。鄧說，更好地理解這一邊界“可以從化學和熱學角度提供有關地球發(fā)展的信息。”