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        火星上的強(qiáng)震與隕石坑

        2023-05-30 10:48:04鞠強(qiáng)
        飛碟探索 2023年1期
        關(guān)鍵詞:研究

        鞠強(qiáng)

        “洞察號(hào)”上的火震儀記錄到了一次4 級(jí)火星震??茖W(xué)家認(rèn)為,這次罕見的強(qiáng)震是由一顆隕石撞擊火星表面引起的。

        火星一直都是人類太空探索的熱點(diǎn),美國(guó)航空航天局(NASA)正在火星執(zhí)行的任務(wù)就包括火星勘測(cè)軌道飛行器、“好奇號(hào)”火星車以及“洞察號(hào)”火星探測(cè)器等,它們?cè)诨鹦擒壍篮突鹦潜砻鎸?duì)這顆紅色星球進(jìn)行多種形式的探索。

        2022年10月27日,一個(gè)研究團(tuán)隊(duì)根據(jù)從火星勘測(cè)軌道飛行器和“洞察號(hào)”獲得的數(shù)據(jù),在《科學(xué)》上發(fā)表文章闡述了他們對(duì)火星的最新研究進(jìn)展,展示了一個(gè)人類有史以來(lái)“見證”形成過(guò)程的最大隕石坑。

        探索火震

        “洞察號(hào)”于2018年5月5日發(fā)射升空,2018年11月26日成功在火星的埃律西昂平原著陸。 這臺(tái)探測(cè)器的英文名稱是“Mars InSight”,意思是“基于地震調(diào)查、大地測(cè)量與熱傳導(dǎo)的內(nèi)部探索”,其主要科學(xué)目標(biāo)是通過(guò)探測(cè)火星的地震波和測(cè)量火星內(nèi)部的溫度來(lái)了解火星的演化歷史,研究火星的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和活動(dòng)。

        當(dāng)?shù)卣鸩ㄔ谝活w行星內(nèi)部的不同物質(zhì)之間穿行時(shí),地震波的速度和波形不同,這些變化可幫助地震學(xué)家了解行星內(nèi)部結(jié)構(gòu)的大小、厚度和組成等關(guān)鍵信息。在地球和月球上進(jìn)行的地震學(xué)研究表明,基于震波的地震學(xué)觀測(cè)是探測(cè)星體內(nèi)部結(jié)構(gòu)非常有效的方式。地核、月核等內(nèi)部結(jié)構(gòu)的發(fā)現(xiàn)都依賴于地震波探測(cè)。

        “洞察號(hào)”攜帶了三件主要科學(xué)載荷,其中包括一臺(tái)叫作“探測(cè)內(nèi)部結(jié)構(gòu)的地震學(xué)實(shí)驗(yàn)”的研究火星地震的火震儀?!岸床焯?hào)”正在利用這臺(tái)儀器記錄火星上發(fā)生的地震,探測(cè)火星的火核、火幔和火殼。自從在火星著陸以來(lái),截至2022年10月27日,“洞察號(hào)”已經(jīng)記錄了1318次火星震。

        天地協(xié)作

        2021年12月24日,“洞察號(hào)”記錄到一次震級(jí)為4級(jí)的火星震,這在火星上是一次罕見的強(qiáng)震。此后,結(jié)合火星勘測(cè)軌道飛行器獲得的數(shù)據(jù),研究人員發(fā)現(xiàn)這次火星震有著更為重要的意義。

        火星勘測(cè)軌道飛行器于2005年8月12日發(fā)射升空,2006年3月10日順利進(jìn)入火星軌道,主要科學(xué)目標(biāo)是尋找火星上是否存在水的證據(jù),同時(shí)收集火星的大氣與地理信息。

        2022年2月11日,馬林太空科學(xué)系統(tǒng)的研究人員利用火星勘測(cè)軌道飛行器獲得的數(shù)據(jù)在火星北半球的亞馬孫平原上發(fā)現(xiàn)了一個(gè)新形成的隕石坑。這個(gè)團(tuán)隊(duì)建造并且管理著兩臺(tái)搭載在火星勘測(cè)軌道飛行器上的相機(jī),其中的環(huán)境相機(jī)提供了黑白的中分辨率圖像,火星彩色成像儀則能夠提供火星的每日地圖。

        研究人員通過(guò)對(duì)前后拍攝的圖像進(jìn)行比對(duì),確認(rèn)了這個(gè)隕石坑的形成時(shí)間為2021年12月24日,而隕石坑的位置與“洞察號(hào)”上的火震儀記錄到的當(dāng)天發(fā)生的4級(jí)火星震的震中吻合。他們?cè)谖恼轮兄赋?,這一天發(fā)生的這次火星震正是由一顆隕石撞擊火星表面引起的。

        最大的坑

        根據(jù)火星勘測(cè)軌道飛行器和“洞察號(hào)”的數(shù)據(jù),研究人員還原了這次撞擊的過(guò)程:2021年12月24日,一顆直徑在5~12米的隕石撞向火星表面。這個(gè)大小的隕石會(huì)在地球的大氣層中被燒毀,不會(huì)威脅人類的安全,但是因?yàn)榛鹦堑拇髿饷芏戎挥械厍虼髿饷芏鹊?%,因此這顆隕石幾乎是毫無(wú)阻礙地撞擊了火星。這次撞擊在火星表面形成了一個(gè)直徑約150米、深度為21米的隕石坑,撞擊中被噴射出的物質(zhì)最遠(yuǎn)濺落到37千米之外的地方。

        火星除了大氣層稀薄無(wú)法提供保護(hù)外,還緊鄰太陽(yáng)系的主小行星帶,因此更易受到隕石撞擊的影響。不過(guò),由于火星表面的風(fēng)等因素的干擾,“洞察號(hào)”記錄到的火星震絕大多數(shù)來(lái)自火星內(nèi)部的地質(zhì)活動(dòng),目前只有極少數(shù)經(jīng)確認(rèn)來(lái)自隕石撞擊。

        在這篇文章中,研究人員還介紹了發(fā)生于2021年9月18日的另一次類似事件,那一次撞擊形成了多個(gè)隕石坑,其中最大的一個(gè)隕石坑直徑約為130米,撞擊引發(fā)的火星震震級(jí)也達(dá)到了4級(jí)。2022年9月19日,研究人員在《自然地質(zhì)科學(xué)》上發(fā)表文章公布了首批發(fā)現(xiàn)的4次隕石撞擊火星所引發(fā)的火星震。不過(guò),這幾次火星震的震級(jí)較小,都不超過(guò)2級(jí)。

        根據(jù)目前掌握的數(shù)據(jù),研究人員認(rèn)為,2021年12月24日隕石撞擊火星形成的這個(gè)直徑約150米的隕石坑是人類有史以來(lái)“見證”形成過(guò)程的最大隕石坑。火星和月球上還有更多更大的隕石坑,但人類并沒有記錄到它們的形成過(guò)程?!岸床焯?hào)”撞擊科學(xué)工作組負(fù)責(zé)人、美國(guó)布朗大學(xué)的英格麗德·道巴在NASA 官網(wǎng)上表示:“發(fā)現(xiàn)這樣尺寸的新的撞擊坑是史無(wú)前例的?!?/p>

        發(fā)現(xiàn)水冰

        這次隕石撞擊將撞擊點(diǎn)附近的地下物質(zhì)暴露出來(lái),火星勘測(cè)軌道飛行器搭載的高分辨率成像科學(xué)實(shí)驗(yàn)彩色相機(jī)拍攝到因撞擊而濺出的巨大冰塊。地下冰對(duì)于到達(dá)火星的航天員是一種至關(guān)重要的資源,可以用來(lái)滿足多種生活和科研需要,包括飲用、進(jìn)行農(nóng)業(yè)生產(chǎn)以及電解后作為火箭的推進(jìn)劑等。這次撞擊的位置為火星北緯34.8°,研究人員此前從未在比這里更靠近赤道的區(qū)域發(fā)現(xiàn)埋藏于地下的水冰。因此,撞擊點(diǎn)所在的這個(gè)靠近赤道又有地下水冰的平原地區(qū),對(duì)未來(lái)載人登陸火星計(jì)劃是一個(gè)很具吸引力的著陸地點(diǎn)。

        在到達(dá)火星后的近4年時(shí)間里,“洞察號(hào)”已經(jīng)取得了豐碩的成果。2021年7月23日,《科學(xué)》同時(shí)發(fā)表了3篇文章,公布了研究人員基于“洞察號(hào)”獲取的數(shù)據(jù)所完成的最新研究成果。這些研究首次直接探測(cè)到了地球以外另一顆巖質(zhì)行星的殼層、幔層和內(nèi)核結(jié)構(gòu),呈現(xiàn)了關(guān)于火星內(nèi)部結(jié)構(gòu)和演化歷史的豐富信息。

        不過(guò),由于太陽(yáng)能電池板上覆蓋的火星塵埃越來(lái)越多,“洞察號(hào)”出現(xiàn)了嚴(yán)重的供能問(wèn)題,目前已停止了對(duì)火星的探索任務(wù)。

        本文轉(zhuǎn)自《南方周末》

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