首次！洞察号揭示火星核心的大小

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自2018年登陆火星后，“洞察号”着陆器已经进行了超过500次火星震测量，为我们揭示出火星内部的一系列构造特征。就在本周，参与该项目的科学家称，通过聆听行星内部地震波的回响，他们推算出火星核心的半径约为1810-1860千米。与之前的预测相比，火星的核心半径较大，密度偏低。这也是人类首次测出其他行星的核心大小。

撰文|亚历山德拉·维茨（Alexandra Witze）

翻译|王昱

审校|吴非

此次公布的结果显示，火星核的半径在1810~1860千米之间，大约是地球的一半。这比一些先前的估计要大，意味着核心密度比预测的更低。因此，构成火星核心的除了铁和硫之外，一定还有更轻的元素，例如氧。在近期的月球和行星科学线上会议上，洞察号科学家在几次报告中介绍了他们的测量过程和结果。

像地球和火星这样的岩质行星，都会被分成壳、幔、核这三层。知道这些圈层的大小，对于理解行星的形成和演化而言至关重要。洞察号的测量将会帮助科学家查明火星致密、富金属的核心是如何在行星冷却时，从岩质地幔中分离的。而火星的核心，可能从它45亿年前炽热的诞生起，就一直保持着熔融状态。

对比和差异

在此之前，在岩质天体中，只有地球和月球的核心被科学家测得。如今加上火星的数据，能让研究者比较、寻找其中的差异，解释太阳系中行星的演化过程。与地球类似，火星曾经拥有因为液体搅动其核心而产生的磁场；但随着时间的流逝，磁场急剧下降，导致火星大气逸散到宇宙中，表面变得寒冷、贫瘠，和地球相比完全不适合生命生存。

3月18日，苏黎世瑞士联邦理工学院的地震学家西蒙·施特勒（Simon St?hler）在线上会议上预先录制好的报告中公布了这一核心发现。施特勒表示，团队打算将该结果提交到同行评审的期刊上发表。

洞察号地震仪团队的领导者，法国巴黎地球物理研究所的菲利普·洛格农（Philippe Lognonné）在另一场预先录制的演讲中说：“现在，我们有了抵达核心的深层结构。”

该航天器花费将近10亿美元，2018年在火星降落，这也是人类首次研究这颗红色星球的内部。它的结构与凤凰号类似，用太阳能板供能。探测器着陆在火星赤道以北的埃律西昂平原西部。这里阳光充足、地势低平，而且土质细腻，是安全的着陆点，也适合安放地震仪。

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为了满足探测需要的精度，地震仪并没有集成在航天器的支脚上，而是在探测器着陆后，由探测器的机械臂像“抓娃娃”一样把它放到火星表面上的。地震仪聆听着“火星震”，即火星上的地震。到目前为止，洞察号检测到了500次左右的火星震，意味着这颗星球的震动活动比地球少，但仍然比月球活跃。洛格农表示，大多数火星震都很小，但其中将近50个震级在2到4之间——强度足以提供星球内部的信息。

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正如地球上的地震仪一样，洞察号通过研究震波在火星深层幔核边界上的反射来测量火星核的大小。洞察号的科学家从这些来自深层的火星震波中获得了足够的信息，能够计算核心边界的深度，由此推测出核心的大小。火星震数据还表明，上层幔大约延伸到地表700到800千米以下，其中包含着一个增稠物质区，火星震在其中传播会减慢。

为了重建星球核心内部的条件，其他的研究人员在高温高压下挤压了不同元素的混合物。华盛顿卡内基科学研究所的地球化学家埃德加·斯滕斯特拉（Edgar Steenstra）说：“洞察号对火星核心密度的估计符合很多基于实验室的估计。”

极端轨道

不过，洞察号可能没有足够的时间去取得新的发现了。洞察号在晴朗的天气条件下能提供大约 600~700 瓦的电力，大约相当于一台家用搅拌机消耗的功率。但尘埃已经覆盖了它2米宽的太阳能板，降低了航天器的发电量。火星也在朝着离太阳最远的点移动，这将进一步限制航天器充电的机会。

“这将导致我们在接下来几个月中减少仪器的使用。”位于加利福尼亚州帕萨迪纳的喷气推进实验室的洞察号项目科学家马克·潘宁（Mark Panning）说。

今年1月，该团队已经放弃了德国制造的热流探测仪，它还拥有一个名为“鼹鼠”（mole）的昵称，它本应钻入地下检测热流，但遇到了摩擦问题，无法埋到深处。而其实这种摩擦问题在探测器发射之前就已经被发现了，但是因急于发射和一定的侥幸心理，问题并没有被解决。

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当从白天进入黑夜时，火星上会发生剧烈的温度变化，反之亦然，这会在洞察号地震仪收集的数据中产生噪声，因为连接它和着陆器的线缆暴露在行星表面。因此，洞察号现在试图将线缆埋到土里，试图隔绝这些影响。

洞察号检测到的地震大多发生在夜晚，因为白天的风会造成太多震动，干扰地震信号。但最近着陆地点附近多风的季节已经结束。科学家团队期待在任务结束前，能在这阵新发现的窗口中尽可能捕获更多地震信号。