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“洞察号”这一年

作者:苗千

2019-12-27·阅读时长5分钟

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美国航空航天局的Mars InSight航天器于当地时间2018年5月5日从加利福尼亚州发射升空,它配备有多种仪器,可以对火星内部进行彻底调查


2018年5月5日,价值超过8亿美元的“洞察号”(InSight)火星工作站发射升空,经过了半年多的太空旅行之后,于2018年11月25日抵达火星,在其赤道附近顺利着陆。地球上的科学家为“洞察号”仔细选择了工作地点,并逐步设置各项科学探测仪器。在落地10周之后,“洞察号”开始收集科学数据。在这一年时间里,“洞察号”的工作有收获,有迷惑,也有挫折。随着它收集到的关于火星的数据越来越多,人类对于火星以及所有岩石行星的理解也就越来越深入。

“洞察号”携带的最重要的科学仪器,是由法国国家空间研究中心(CNES)制造的极为灵敏的“内部结构地震实验”(Seismic Experiment for Interior Structure)装置,用以探测火星的地震波。这是人类第一次在地球和月球之外的天体上进行地震波探测,科学家们希望由此了解火星的内部结构,包括其地壳、地幔、地心的状况,以及它的板块活动和陨石撞击等情况。

火星与地球的构造不同,没有活跃的板块活动,核心部分可能也已经冷却,但科学家们仍预计会在火星表面探测到各种震动信号。在半个世纪前的阿波罗登月计划中,科学家们就在月球表面探测到陨石撞击月球时造成的震动,由于太阳对月球地壳的影响而产生的震动,以及因为地球的引力作用而产生的震动。科学家们估计在火星表面同样会探测到类似的震动,并预计大约一个月会探测到一次左右的地震波。

拥有三个精密传感器,并且有一个半圆形保护罩的内部结构地震实验装置从2019年2月起开始工作。但在最初的两个月里,它除了探测到由火星的大气活动造成的震动之外一无所获,直到4月6日才真正探测到第一个火星的地震信号——这个信号极其微弱,在地球环境中,因为周围环境噪声的影响,根本不可能被发现,唯有在火星极其安静的条件下才会被发现。实现了零的突破之后,“洞察号”探测到火星地震信号的频率开始逐渐升高,目前已经探测到超过300次地震信号,频率已经升高到大约每天两次,而且这个频率仍在逐渐升高之中。至于在这段时间内地震频率发生变化的原因,目前还不得而知。

“洞察号”探测到的大多数火星地震信号都极其微弱,但也有几次相对剧烈的地震信号。其中两次最剧烈的火星地震信号分别发生在5月和7月,强度几乎达到4级,这也足以让人追踪其来源。科学家们追踪地震信号来自“洞察号”东部大约1600公里的科柏洛斯槽沟(Cerberus Fossae),这个区域在最近1000万年的时间里一直处于地质活跃状态。这两次地震可能是源于火星地壳中压力逐渐累积,和随后的迅速释放。

“洞察号”探测到的火星地震信号大致可以分为高频和低频两类。瑞士联邦理工学院的地震学家多梅尼科·贾尔迪尼(Domenico Giardini)认为,其中最常见的高频信号可能来自于火星的浅层地壳,而相对少见的低频信号则可能来自于火星的地幔。在5月和7月探测到的这两次强烈的地震信号都属于低频信号。这些信号的频率都超出了人们的听觉范围,但在经过处理之后,读者们现在可以在美国航空航天局(NASA)的网站上“听到”这两次地震波的声音。

除了收集地震信号之外,“洞察号”的电磁探测设备也探测到了令人迷惑的现象。在每天的午夜时间,“洞察号”携带的磁力仪都会探测到奇特的磁脉冲信号。人们猜测,这可能与火星周围的空间环境有关,有可能是源于来自太阳的带电粒子轰击火星表面造成的影响。

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