美国宇航局的两项任务联合分析了一种新型火星地震

美国宇航局等太空机构密切关注着我们的近邻火星。通过近十几个活跃在火星上的任务，他们可以跟踪火星的日常天气，就像我们在地球上的天气预报一样，甚至可以注意到火星表面的细微变化。

然而，今天天文学家发现了一个更大的变化：火星地壳中出现了两个新的大型撞击坑，火星勘测轨道器 (MRO) 和洞察号着陆器都观测到了这一点。根据发表在《科学》杂志上的两项新研究，这是迄今为止 MRO 发现的最大撞击坑，也是首次探测到地震表面波。

美国宇航局喷气推进实验室行星科学家、MRO/InSight 团队成员 Ingrid Daubar 在美国宇航局关于新发现的新闻发布会上表示：“我们从未想过会看到如此巨大的东西。”火星上的地震，就像这些陨石撞击引起的地震一样，揭示了有关火星内容的更多详细信息，以及包括地球在内的岩石行星是如何形成的。

在我们地球，我们已经测量地震几个世纪了，但火星地震是一个较新的领域。洞察号探测器于 2018 年登陆火星，在运行不到一年的时间里就记录了第一次火星地震，此后已记录了 1,300 多起火星地震。着陆器为 NASA 和其他研究团队提供了一个独特的机会，让他们了解火星表面下发生的事情，并详细研究其核心、地幔和地壳。为了充分了解火星和地球等岩石行星是如何形成的，我们需要更多关于它们确切结构的信息——洞察号旨在提供这些信息。MRO 已围绕火星运行 16 年，它提供了火星表面的详细图像，为地面观测提供了鸟瞰视角。

火星有许多由其自身地震活动引起的地震，但由于没有像地球那样厚厚的大气层保护它，天文学家还预计流星会撞击火星表面并引发额外的波浪。第一次新探测到的撞击被称为 S1000a，发生在 2021 年 9 月，在火星北部被称为坦佩特拉的岩石崎岖地形区域形成了一个陨石坑群。第二次撞击被称为 S1094b，发生在 2021 年 12 月，距离 InSight 更近。它撞击了亚马逊平原一个平坦、尘土飞扬的区域，形成了一个直径 150 米的大陨石坑——这个距离与华盛顿纪念碑的高度相当。这引发了一场大约 4 级的地震，按照地球的标准，这个地震相当小，但对于我们这个构造活动不那么活跃的邻居来说，这个地震已经很大了。

这两次探测都是不同任务之间团队合作的真实体现。对于 S1000a，洞察号注意到了地震特征，科学家利用这一点指导 MRO 搜索以拍摄陨石坑的图像。另一方面，对于 S1094b，MRO 团队独立注意到了新形成的陨石坑，并与洞察号研究人员合作，确认两艘航天器的地震特征实际上来自同一事件。撞击非常大，甚至可以在 MRO 的每日气象摄像机 MARCI 中看到，这使得其团队能够将撞击时间精确到一天之内。根据这些图像，他们估计撞击火星的流星直径约为 5 到 12 米，介于长颈鹿和电线杆的长度之间。

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当地震发生在岩石行星上时，地震波会根据遇到的物质以不同的方式反弹。到目前为止，洞察号观测到的所有地震都被描述为在行星地幔深处传播的体波。任何重大事件——火山、地震、山体滑坡等——都会使体波和较浅的表面波穿过行星。这让天文学家对火星的地壳产生了疑问。

他们终于在去年 12 月的陨石撞击事件中找到了线索。S1094b 产生了巨大的波，这些波穿过地壳，使 InSight 能够测量它们。苏黎世联邦理工学院高级研究员、其中一项新研究的主要作者 Doyeon Kim 表示，这种被称为表面波的探测“从一开始就是 InSight 任务目标的一部分”。这是首次在地球以外的任何行星上明确探测到表面波，并揭示了火星的地壳可能比之前认为的更不平坦。

MRO HiRISE 拍摄的 S1094b 图像还显示，新陨石坑周围火星表面有奇特的浅色斑块，研究小组将其识别为撞击时从地壳下方涌出的冰冻水。我们早就知道火星有冰盖，但这是迄今为止观测到冰的最低纬度。此外，成像和地震数据的结合让研究人员能够特别精确地测量撞击位置和地震波穿过火星的路径，从而提供有关这些路径上岩石特性的信息。

这种开创性的观测组合为更详细地了解火星和其他岩石行星打开了大门，从流星撞击的物理原理到行星内部的结构等等。不幸的是，这可能是洞察号的最后一次欢呼——几个月来，灰尘一直在慢慢覆盖它的太阳能电池板，大约四到八周后，它将不再有足够的电力运行。该团队认为这是一个高潮：他们的观测可能为火星上的新发现铺平道路。

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“有关远离洞察号着陆点的地壳结构的新结果将提高我们对火星地壳形成和演化的整体理解，”柏林德国航空航天中心 (DLR) 的行星科学家马丁·克纳普迈耶 (Martin Knapmeyer) 表示。“在共同目标的推动下，两个不同火星任务的国际科学团队齐心协力，共同努力获得最佳结果。”