美国宇航局可能首次探测到“火星地震”

美国宇航局的“洞察号”火星探测任务才刚刚全面展开四个多月，但它已经准备好揭开这颗红色星球内部的一些最大谜团。在第 128 个火星日（即 4 月 6 日，即着陆器在火星上的第 128 天），洞察号着陆器记录到了很可能来自火星内部的震动。如果进一步的分析证实了我们的猜测，我们将正式首次测量和记录火星上的地震——“火星地震”，标志着火星地震学的开始。

正如巴黎狄德罗大学行星科学家、洞察号着陆器上地震内部结构实验 (SEIS) 仪器的首席研究员菲利普·洛格诺内 (Philippe Lognonné) 所解释的那样，此次任务的目标是在火星上完成 20 世纪初地​​震学家在地球上所做的工作。 (巧合的是，地球上第一次远程地震是在 130 年前的这个月测量到的。) 当洞察号于 11 月下旬降落在这颗红色星球上并在几周后启动 SEIS 时，它开始了为期两年的调查，该调查将揭示火星内部的真实面貌，更重要的是，它现在的活跃程度。

“人们经常展示火星内部的卡通画，画中描绘的是金属核心、岩石地幔和地壳，”佛罗里达大学盖恩斯维尔分校地震学家、洞察号团队成员马克·潘宁 (Mark Panning) 说道。我们通过其他任务进行的许多重力和地质观测为这些模型提供了支持，但仍存在很大的不确定性，例如金属核心和地壳的大小和成分。“地震学让我们更好地了解火星内部的大小和地震速度，从而限制火星的温度和成分，进而帮助我们了解其在太阳系历史中的演变。”

尽管 SEIS 在前几周曾接收到其他地震信号，但这些信号比 Sol 128 地震信号更小、更短，而且其来源更加模糊。但我们不要过分强调这些发现的重要性。事实是，SOL 128 地震事件非常小。“由于地球上的噪音较大，它非常小，以至于我们无法从地面站看到它，”潘宁说。目前，InSight 团队估计它将是 3 级地震，如果不知道实际地震的距离，目前很难做出更准确的判断。根据目前的数据，潘宁表示，记录的信号“远低于人类可以感觉到的程度”。

虽然从第 128 个太阳日事件本身中无法获得太多信息，但这次事件的探测预示着未来的发展。“地震能量越大，我们获得的信息就越深，”洛格诺内说。“借助任务开始时获得的尘卷风，我们已经能够获得前五米的地壳结构。借助第 128 个太阳日地震，我们可能会获得数十公里深处的一些信息。借助未来的地震，我们将获得地幔和地核最大部分的信息。”

有趣的是，初步分析发现，信号能量的形状更像月球地震而非地球地震。这两个星球都没有板块构造，但都经历过地震，这是由于行星冷却和收缩导致地壳应力引起的。

反复测量更多地震将对我们了解火星大有裨益。虽然这颗红色星球不再是曾经的湿润世界，但地震事件产生的能量将更容易通过干燥的岩石传播和散射。“如果火星地震确实看起来更像月震，这可能会影响我们对地壳中水含量的估计，”潘宁说。“不过现在下结论还为时过早。”

至少，新的观测结果证实了 SEIS 的运行效果与预期一样出色。当它不测量风速时，SEIS（一组六轴传感器）可与最好的地面地震仪器相媲美，并且采用相同的基本物理原理。地震仪通常测量弹簧上质量块的运动。地面移动时，地震仪的框架也会移动；但弹簧上的质量块不会因惯性而移动。测量框架相对于质量块的运动可以让我们了解地面本身的运动。

SEIS 足够专业，能够测量更广泛频率范围内的读数，而且它还能解释火星上比地球大得多的温度变化。它能够自主调整参数，因为地球上显然没有人能做到这一点。

潘宁说：“SEIS 在火星上的表现令人惊叹，而且我们发现它的表现比我们在地球上的表现要好几个数量级。”公平地说，这在很大程度上只是因为火星很“安静”，尤其是因为它没有海洋。

我们还没有从 InSight 了解到任何全新的东西，但这个最新的里程碑清楚地表明这只是一个时间问题。