第一起火星地震对洞察号意味着什么

[ 录入者:Melipal | 时间:2019-05-23 22:48:07 | 作者:Melipal 译 | 来源:Sky & Telescope | 浏览:913次 ]

原文标题:What the First Marsquake Means for NASA’s Insight

作者:Javier Barbuzano   原文来自:SkyandTelescope.com   Posted: 2019. 4. 26

编译:Melipal    审校: Linq

在工作两个月之后,洞察号的地震计终于捕获了火星土地上的第一次震颤。

NASA的洞察号火星着陆器今年早些时候在火星上安装了一架史上最灵敏的地震计。如果这本身还没有让你惊叹的话,现在这台仪器终于探测到了它眼中的第一起火星地震。

在两个月的科学运营之后,洞察号的火星内部结构地震实验(SEIS)捕获了一个清晰的地震信号。研究者认为,这场震颤源于星球内部,而非地表之上的原因(如风力)。人们预期火星震来自两处:火星内部热量的损失(这会导致火星表面地壳的褶皱和破裂),或者是更为少见的陨星撞击事件。小组还在努力澄清究竟是那种原因导致了这场地震。这次的信号持续了大约10分钟,震级再2到2.5之间。这样的震颤非常微弱,如果该事件发生在地球上,人是无法觉察到的。

上图展示了洞察号呈穹顶状的防风绝热罩,其下遮盖着着陆器的地震计。(图片提供:NASA / JPL-Caltech)

在花费2个月的时间将仪器安置在距离着陆器数米之外的当前工作地点之后,由法国建造的SEIS在今年2月4日开始了科研运转。自那之后,它还记录下了3个可能源自地震活动的其他信号,但研究者仍然在努力排查其他的可能性(如风力)。洞察号的首席研究员、来自NASA喷气推进实验室的布鲁斯·巴纳特(Bruce Banerdt)在4月23日于西雅图市召开的美国地震学会年会上公布了探测结果。

虽然对于科学家来说,这第一次的探测强度非常弱,无法了解太多关于火星内部结构的情况,它却已然说明,火星地震活动的发生频率较预期更低。研究者原先以为,每月他们可以发现1到2次地震事件。但现在的估计是,火星地震每年发生5到18起(取决于未来的分析证实SEIS探测到了4组信号还是1组)。

然而无论是什么原因让SEIS记录下了新好,这都将是我们获取的火星活动第一批线索。虽然先前海盗1号和2号都携带地震计登陆火星,但它们的仪器并未像预期那样运转良好。其中的一台无法与姊妹探测器协同工作,另一台因为是安装在远离地表的着陆器平台上的,而探测器的支架会削弱可能的地震颤动,因此无法进行可靠的测量。巴纳特说:“此次标志着火星地震学的肇始。”

探测火星深处

洞察号的首要目标之以就是同高观察地震波穿过不同组分物质层期间的振动,来了解火星的基本结构。虽然我们已经知道,火星拥有一个液态金属核心、一层厚厚的地幔,还有一层玄武岩地壳,但是每一层的厚度存在数百千米的不确定性。

但与地球不同的是,火星并不存在板块构造,这意味着火星地震较少。科学家需要足够强的地震才能探索行星内部。由于火星的直径比地球的一半略大,4级地震(在地球上,这样的地震可以被感知,但只会造成轻度影响)在火星上就足以构成全球性事件。实际上,这是使用单独一台地震计认识行星整体所需的最小震级。仪器记录下的事件越多,那么我们获取的图景就越为精确。

不过使用地震计揭示行星内部细节也可以通过其他方法。举例来说,火星的卫星——火卫一每7小时就会从仪器上空通过一次,而地震计就可以感知火卫轻微的引力作用。通过分析火卫一对火星的潮汐力,就可以揭示出火星内部的细节,比如其液态核心的尺度。

巴纳特说:“在你拥有数以千计的观测站时,单站测量技术在地球上早就不吃香了。不过还是有很多方法能够让你使用单一观测站了解星球的内部结构。”

非凡仪器的非凡测量

SEIS仪器非常灵敏,因此它需要尽量与其他组件隔绝。在火星上,昼夜温差最多可达80摄氏度,而SEIS可以感知着陆器以及周边环境适应温度变化时发出的持续噪声。甚至将地震计与着陆器连接起来的粗牵绳也会时刻发生振动,而研究者在分析数据之前,必须要将这种噪声仔细去除掉。风力也会导致震颤。

SEIS由钛制真空容器包裹,并覆盖着绝热层,钛容器的设计目标就是减轻热应变。绝热层是呈紫铜色的盒子,拥有蜂窝结构的侧壁,可以束缚火星上的空气,保证绝热性。在绝热层之上还覆盖着气动罩,以减弱风力导致的震颤。在仪器下方安装的链条边与绝热毯保证了风不会从其下滑过。所有这些机构一道提供了灵敏度数百倍于海盗号着陆器平台仪器的灵敏度。哪怕做了如此充分的预防工作,洞察号的气象站仍旧是移除可疑信号的关键。

洞察号的第一个发现

洞察号的仪器组已经揭示出了有关着陆点的有趣细节。举例来说,这里有风力的循环,风通常会在正午增强,并在傍晚时分减弱。同时,磁力计(这是第一台在另一个行星表面部署的同类设备)已经发现了比轨道观测预期至少强10倍的地表磁场。在部署到地表之前,地震计还记录下了风从着陆器平台以及太阳能电池板之间吹过时发出的噪声。

(全文完)

Tags:洞察号 火星地震

责任编辑:Melipal

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