作者:张佳欣 来源:科技日报 发布时间:2022/10/31 9:33:24
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红色星球上,地震波“讲述”新的故事

 

长期以来,科学家们一直认为,从地质意义上来看,火星已经“死”了。

这颗星球上到处都是火山,有些地方还有古老的熔岩流。但这个寒冷、贫瘠的星球似乎早已失去了如其名字一样的热情。最新研究显示,火星可能不是人们认为的地质死亡世界,因为科学家在其地下发现了岩浆的迹象。

此外,自第一台望远镜眺望火星以来,人们一直认为,火星南半球和北半球之间存在着鲜明对比。南部是布满陨石坑的叠嶂高原,北部是地势平缓的低地平原。这就是所谓的“火星二分法”,该理论普遍认为,火星南北半球地壳由不同地质结构组成。而另一项新发现可能有助于解开这个关于火星地理的数百年之谜。

探测到火星上最大的陨石撞击

自2018年美国国家航空航天局的“洞察”号探测器在火星表面部署SEIS地震仪以来,科学家们监听了1300多次地震的信号。2021年12月24日发生的特殊事件导致的4级地震立即激起了科学家的兴趣,因为它包含所谓的“表面波”的组成部分。

根据发表在最新一期《科学》杂志上的论文,去年的陨石高速撞击,在火星上造成了数千英里的地震波,并形成了近150米宽的陨石坑。

通过“洞察”号发现的绝大多数地震都产生了与火星深处岩石运动相关的传统原生和次生地震波。而这些新探测到的地震波是在火星的最上层,并穿过了地壳。

论文主要作者之一、瑞士苏黎世理工学院地球物理研究所的金东彦(音译)说:“这是第一次在地球以外的行星上观测到地震表面波。即使是阿波罗登月任务也未能做到这一点。”

研究人员分析,在“洞察”号着陆器和撞击地点之间,地壳具有非常均匀的结构和高密度。此前报道称,“洞察”号正下方有三层低密度火星地壳,新研究意味着着陆点下方地壳结构可能无法代表火星地壳的一般结构。

根据金东彦的说法,新的表面波数据以及对地壳普遍均匀性的分析似乎反驳了“火星二分法”理论认为南北结构不同之说,南北半球的结构在相关深度可能“惊人地相似”。

火星显示出活力和年轻的迹象

这颗红色星球被认为在过去曾有火山活动,但时间并不是在数百万年前。据最新一期《自然·天文学》杂志发表的论文,苏黎世联邦理工学院领导的一个国际研究小组利用“洞察”号火星探测器任务的数据,研究了火星上20多次地震事件,发现震中起源于科柏洛斯槽沟附近,该地区可能存在岩浆矿床,这是一个由断层线形成的裂隙区域。这些地震讲述了一个新的故事,这个故事表明,火山作用仍然在塑造火星表面方面发挥着积极的影响。

根据地震数据,科学家们得出结论,低频地震表明存在潜在的暖源,这可以用今天的熔岩(即喷出地表的岩浆)和火星上的火山活动来解释。具体地说,他们发现地震主要发生在科柏洛斯槽沟的最内部。

当他们将地震数据与同一地区的观测图像进行比较时,他们还发现,不仅在风的主导方向,在围绕科柏洛斯槽沟地幔单元周围的多个方向上,都有较深的尘埃沉积。

论文主要作者、苏黎世联邦理工学院的西蒙·施特勒解释说:“深色尘埃意味着地质证据表明,最近的火山活动可能是在过去5万年内,这在地质学上相对年轻。”

“现在,我们有足够的数据来看到某些统计模式,我们能够定位发生在火星上的地震。”施特勒说,“洞察”号任务自2018年以来测量到的许多大大小小的地震都可以归因于科柏洛斯槽沟地区。

看着广袤干燥、尘土飞扬的火星地貌的图像,很难想象大约36亿年前,火星非常活跃,至少在地质意义上是如此。来自科柏洛斯槽沟附近的地震表明,火星还没有完全“死亡”。

科柏洛斯槽沟是以希腊神话中的一种生物命名的,即守卫冥界的“地狱猎犬”。在这里,火山区正在下沉并形成平行的地块或裂缝,将火星的地壳“撕”开,就像蛋糕烘焙时出现在顶部的裂缝一样。根据施特勒的说法,“我们所看到的可能是这个曾经活跃的火山地区的最后残余,或者也有种可能是,岩浆现在正向东移动到下一个喷发地点。”

 
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