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好奇心日报 | 火震与地震有何不同?
11-28 08:26:02 来源:国家地理中文网

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美国丹佛,洛克希德-马丁太空系统公司的无尘室里,工程师们正在配置“洞察号”着陆器的太阳能帆板。当该探测器在火星着陆时,它就是这副样子

地球的震动,名曰地震,月球的震动,名曰月震。火星上呢?当然是火震。不过,谁也不知道这颗红色行星震动的频率几何,也不知道火震的级别有多大。

不过,人类很快就能知晓这颗星球的“摇滚”程度了,因为美国宇航局最新的火星探测器“洞察号”,已于北京时间5月5日19:05从美国加州的范登堡空军基地升空,这也是美国首次从西海岸发射行星际探测器。这颗探测器一直在太阳系内遨游,将于北京时间11月27日凌晨4点在火星预定地点着陆。

火星探测器会如何“诊脉”?

与此前的许多火星探测任务不同,洞察号将不会探索火星的表面。反之,恰如其名,它将探查火星内部结构,并尝试描绘火星从内核到外表的全貌。这将有助于我们理解其它遥远行星的状况。

洞察号探测任务的副总调查员、美国宇航局喷气动力实验室的Suzanne Smrekar介绍说:“一颗行星内部的活动,会驱动地表的地质活动,甚至是大气演化。只有理解了整体的地质演化,才能开始理解行星的宜居性。”

洞察号将在哪里着陆?

在穿越火星大气层之后,探测器将降落在埃律西昂平原。之所以专门选定这个地方,是因为它在地质上不那么显著,而且它位于赤道上,持续更久的太阳光照有利于太阳能驱动的探测器工作。

“洞察号的主要目标是探查行星内部,着陆地点的地表长什么样,其实并不怎么重要。”美国宇航局马歇尔太空飞行中心的Renee Weber说道。

它之后会去哪儿呢?

哪儿都不去。与到处滚来滚去、磕磕绊绊的火星车不同,洞察号就待在一个地方。它的工作基本上就是尽可能地保持不动,以便更好地探测火星本身的运动。

它到底是怎么窥探行星内部的呢?

诚然,即便是洞察力最强的航天器,想看穿一颗行星也非常困难。因此,洞察号着陆器将依赖几种仪器来探测火星地下。其中,一个探头将往下钻3到4.8米,并测量火星内部的热辐射。同时,法国国家太空研究中心制造的极敏感的地震仪,能够检测到最轻微的火震。

Renee Weber说:“这台地震仪非常敏感,即便是它的部件与火星大气层产生的噪音,我们都想设法消除。”由于地震仪的极度敏感性,需要坚固的真空罩来消除风或其它地表事件造成的振动,避免对数据产生干扰。真空罩的泄漏曾导致洞察号的发射日期延后了26个月。不过,现在,任务团队相信这一关键设备已经整装待发。

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2015年,工程师们在无尘室里围着“洞察号”探测器工作。此时,该探测器还处于组装和测试阶段

在火星上着陆几个月后,洞察号会把这台地震仪直接放到地面上。之所以这么做,是任务团队希望能消除70年代的维京号着陆器开展类似试验时所面临的问题。之后,如果一切顺利,洞察号及其仪器设备将对火星的律动监控2个地球年,即差不多相当于1个火星年。

火震是怎么发生的?

在地球上,地震是由地壳活动引发的,大多数情况下都是巨大的地壳板块彼此之前发生滑动、下沉产生的。火山活动相关的岩浆运动也会引发地震。不过,与地球不同,火星的地壳并没有破碎成几个板块(至少目前没有证据表明存在此类现象)。

即便如此,火星上仍有地壳活动,意味着火星地壳存在断层,会发生褶皱。火星内部上升的一缕缕炎热物质,形成了太阳系中几座最大的火山。其中,塔尔西斯火山群已经存在了数十亿年。

Smrekar说:“我们地球上不存在持续了几十亿年的火山系统。”

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美国宇航局“洞察号”航天器的背板正在逐步下降、安装到着陆器上,此时的着陆器已折叠起来,等待发射。这块背板和一块隔热板共同构成了减速伞,将在航天器坠入火星大气层时,保障着陆器的安全

火震有多大?

无人知晓。这次任务的主要目的就是弄清楚火星在地质构造上有多活跃,比如火星抖动的频率、震动的幅度有多大、震动来自哪里。就像月球一样,任务团队也希望着陆器能感受到陨石撞击产生的振动、火星冷却引发的震颤,甚至探测到远处岩浆的鸣动。

Smrekar说:“大约1600千米之外,存在100万年到1亿年之间的火山活动。在地质上讲,这就像是昨天。”

火震也将划分称等级,与地球一样,不过,火星上的5级地震的感觉不一定跟地球上一样,因为火星上的重力和岩石构造都不同。

Weber说:“我们认为,火星上的地震强度很可能介于地球与月球之间。”

我们为什么要关心火震?

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美国宇航局的“洞察号”探测器在科罗拉多州的巴克利空军基地被装上货运飞机,即将飞往加利福尼亚州的范登堡空军基地

你也不想把房子建在火星熔岩管上方,然后熔岩管在火震中倒在你的头上,对吧?当然不想。不过,这事儿将来就可能发生。

目前,了解火星震动的频率和强度,不仅能知晓火星的地质构造有多活跃,还能发现它演化过程的线索。此外,火震能让研究团队直接测绘火星的内部。当地震波传播时,它们会穿过不同密度和构造的物质,有时候会被地层边界反射回来,而从返回的地震波所携带的信息中,就能解读出它们所穿过的物质是什么。

Weber解释说:“一旦能定位到地震事件的发生地点,就能知晓地震波路径中的地质构造。说实话,我们到那儿之后所需要的就是记录几次地震。”

科学家捕捉到足够的地震波,并解读出它们所携带的信息后,就能够弄清楚火星地壳有多厚,火星地幔是否分层,火星地核体积有多大以及地核是液体还是固体。在火星上,这些层已经像地球一样被板块构造和对流作用搞混了,因此,科学家希望火星的内部仍然保留着关于它早期历史和构造的记录。

Smrekar说:“我们想深入了解的一个大问题是,一颗行星是如何从融化状态变成了所有岩质行星都拥有的内部分层状态。”

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这张插图展示的是“洞察号”探测器在火星着陆后的情形

一个探测器能做这么多吗?

有点疯狂,对吧?洞察号探测器,还有可能与嗅探大气层中甲烷的火星轨道探测器联动。长期以来,科学家都推测火星上的甲烷是地质活动产生的,不过也有可能是生物活动产生的。Smrekar说,如果在火星轨道上的外火星跟踪气体轨道器发现甲烷的地方,恰好洞察号也发现近期有地质活动,那就可以支撑甲烷并非生物活动产生这一观点。

洞察号探测器上还安装有几个照相机、一个无线电科研实验仪器、一个激光反射器、若干气象传感器,以及其它小装备。当洞察号进入火星大气层,下降并着陆时,还有一对立方体卫星全程中继信息。

美国宇航局甚至可能发布一款APP,让地球人知道隔壁的红色行星何时发生地震。如此一来,为登陆火星做训练的人们就可以及时练习下蹲并寻找掩护了。想想还是有点小激动呢!

原标题:火震与地震有何不同?NASA即将解开谜团

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