陳默

“洞察號”上的火震儀記錄到了一次4 級火星震?？茖W家認為，這次罕見的強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，美國航空航天局（NASA）正在火星執(zhí)行的任務就包括火星勘測軌道飛行器、“好奇號”火星車以及“洞察號”火星探測器等，它們在火星軌道和火星表面對這顆紅色星球進行多種形式的探索。

2022年10月27日，一個研究團隊根據從火星勘測軌道飛行器和“洞察號”獲得的數據，在《科學》上發(fā)表文章闡述了他們對火星的最新研究進展，展示了一個人類有史以來“見證”形成過程的最大隕石坑。

探索火震

“洞察號”于20 18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。 這臺探測器的英文名稱是“Mars InSight”，意思是“基于地震調查、大地測量與熱傳導的內部探索”，其主要科學目標是通過探測火星的地震波和測量火星內部的溫度來了解火星的演化歷史，研究火星的內部結構和活動。

當地震波在一顆行星內部的不同物質之間穿行時，地震波的速度和波形不同，這些變化可幫助地震學家了解行星內部結構的大小、厚度和組成等關鍵信息。在地球和月球上進行的地震學研究表明，基于震波的地震學觀測是探測星體內部結構非常有效的方式。地核、月核等內部結構的發(fā)現都依賴于地震波探測。

“洞察號”攜帶了三件主要科學載荷，其中包括一臺叫作“探測內部結構的地震學實驗”的研究火星地震的火震儀?！岸床焯枴闭诶眠@臺儀器記錄火星上發(fā)生的地震，探測火星的火核、火幔和火殼。自從在火星著陸以來，截至2022年10月27日，“洞察號”已經記錄了1318次火星震。

天地協作

2021年12月24日，“洞察號”記錄到一次震級為4級的火星震，這在火星上是一次罕見的強震。此后，結合火星勘測軌道飛行器獲得的數據，研究人員發(fā)現這次火星震有著更為重要的意義。

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

2022年2月1 1日，馬林太空科學系統的研究人員利用火星勘測軌道飛行器獲得的數據在火星北半球的亞馬孫平原上發(fā)現了一個新形成的隕石坑。這個團隊建造并且管理著兩臺搭載在火星勘測軌道飛行器上的相機，其中的環(huán)境相機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。

研究人員通過對前后拍攝的圖像進行比對，確認了這個隕石坑的形成時間為2021年12月24日，而隕石坑的位置與“洞察號”上的火震儀記錄到的當天發(fā)生的4級火星震的震中吻合。他們在文章中指出，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

根據火星勘測軌道飛行器和“洞察號”的數據，研究人員還原了這次撞擊的過程：2021年12月24日，一顆直徑在5～12米的隕石撞向火星表面。這個大小的隕石會在地球的大氣層中被燒毀，不會威脅人類的安全，但是因為火星的大氣密度只有地球大氣密度的1%，因此這顆隕石幾乎是毫無阻礙地撞擊了火星。這次撞擊在火星表面形成了一個直徑約150米、深度為21米的隕石坑，撞擊中被噴射出的物質最遠濺落到37千米之外的地方。

火星除了大氣層稀薄無法提供保護外，還緊鄰太陽系的主小行星帶，因此更易受到隕石撞擊的影響。不過，由于火星表面的風等因素的干擾，“洞察號”記錄到的火星震絕大多數來自火星內部的地質活動，目前只有極少數經確認來自隕石撞擊。

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隕石坑，其中最大的一個隕石坑直徑約為130米，撞擊引發(fā)的火星震震級也達到了4級。2022年9月19日，研究人員在《自然地質科學》上發(fā)表文章公布了首批發(fā)現的4次隕石撞擊火星所引發(fā)的火星震。不過，這幾次火星震的震級較小，都不超過2級。

根據目前掌握的數據，研究人員認為，2021年12月24日隕石撞擊火星形成的這個直徑約150米的隕石坑是人類有史以來“見證”形成過程的最大隕石坑。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程?！岸床焯枴弊矒艨茖W工作組負責人、美國布朗大學的英格麗德·道巴在NASA 官網上表示：“發(fā)現這樣尺寸的新的撞擊坑是史無前例的?！?/p>

發(fā)現水冰

這次隕石撞擊將撞擊點附近的地下物質暴露出來，火星勘測軌道飛行器搭載的高分辨率成像科學實驗彩色相機拍攝到因撞擊而濺出的巨大冰塊。地下冰對于到達火星的航天員是一種至關重要的資源，可以用來滿足多種生活和科研需要，包括飲用、進行農業(yè)生產以及電解后作為火箭的推進劑等。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)現埋藏于地下的水冰。因此，撞擊點所在的這個靠近赤道又有地下水冰的平原地區(qū)，對未來載人登陸火星計劃是一個很具吸引力的著陸地點。

在到達火星后的近4年時間里，“洞察號”已經取得了豐碩的成果。2021年7月23日，《科學》同時發(fā)表了3篇文章，公布了研究人員基于“洞察號”獲取的數據所完成的最新研究成果。這些研究首次直接探測到了地球以外另一顆巖質行星的殼層、幔層和內核結構，呈現了關于火星內部結構和演化歷史的豐富信息。

不過，由于太陽能電池板上覆蓋的火星塵埃越來越多，“洞察號”出現了嚴重的供能問題，目前已停止了對火星的探索任務。

本文轉自《南方周末》