兩團火星地震之間的對比使兩位科學家懷疑這顆紅色星球的內部結構在北半球和南半球之間存在很大差異。如果是這樣,這將是關於火星南半球為何遠高於北半球的長期爭論中至關重要的、可能是決定性的證據。
火星是一顆由兩個截然不同的半球組成的行星,其中一個半球比另一個高 5-6 公里(3-4 英里)。根據Hrvoje Tkalčić 教授澳洲國立大學的研究顯示,火星近三分之二是高地,幾乎覆蓋了整個南半球,以及北部的一些赤道地區。太陽系中沒有任何其他行星或大衛星具有如此明顯的半球差異。自從發現差異以來,原因一直存在爭議。隨著這項發現加劇了討論,地殼的厚度甚至更加不同——南部更厚 30 公里(18 英里)。
一種理論提出了內部原因,另一種理論則認為火星北半球要么是由一次巨大的小行星撞擊形成的巨大撞擊盆地,要么是多次相互靠近的撞擊的產物。兩個半球的地殼磁場差異很大這一事實似乎是一個重要線索,但未能解決問題,但特卡爾奇奇希望火星地震可以解決這個問題。
美國太空總署的收集的數據並證明,儘管有些火星地震是由,其他人證明地球仍然是。就在幾天前,對這些地震的分析被用來證明火星有一個。
在地球上,我們透過比較兩個地震波到達三個或更多地震台的時間並進行三角測量來定位地震源。在火星上使用單一地震儀是不可能做到這一點的,但一些地震的源頭已經確定在北部低地的塞伯魯斯窩。中國科學院孫維嘉教授和特卡爾奇奇運用多種方法確定了第二個星團來自南部高地的 Terra Cimmeria。 Terra Cimmeria星團的數據較差,但仍足以與北方的數據進行比較。
Sun 和 Tkalčić 的結論是,兩個星團的衰減品質因數 (Q)(衡量這些地震的地震波如何受到行星內部結構的影響)之間存在重大差異。他們估計來自南部 Terra Cimmera 的地震 Q 值為 481-543。相較之下,來自北部 Cerberus Fossae 的主要地震群的 Q 值為 800-2,000,表明衰減要小得多,因此會經歷非常不同的內部條件。
兩人提出,最可能的原因是地震波穿過的物質的溫度差異,高地下方的地函溫度較高。
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兩個地震源與洞察號的距離相似,但火星內部的溫度差異意味著地震波更容易從北方傳播。
圖片來源:Sun 和 Tkalčić,地球物理研究快報,2024 年(抄送4.0)
孫和特卡爾奇奇認為,這樣的差異不可能是某些古老小行星的產物。相反,我們在表面看到的反映了火星內部的對流已將熱量傳遞到南側。
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洞察號選擇在極樂平原的位置是為了方便著陸和利用太陽能,但事實證明它是一個完美的地點。
圖片來源:NASA/JPL-Caltech
Tkalčić 告訴 IFLScience,作為地震學家,而不是地球動力學專家,他不知道為什麼會發生這種對流,而且從那時起就沒有平息。不過,他指出以前的模特兒這表明這種差異可能是由於更熱的地函物質上升而維持的。
至於為什麼太陽系中沒有類似的物體表現出類似的模式,特卡爾奇奇告訴 IFLScience:“如果我知道這一點,它就不會成為太陽系最大的謎團之一。”
為了證實這個結論,更不用說解釋過程了,我們可能需要更多的地震探測器。 「在地球上,我們有數千個地震台分佈在地球各地。但在火星上,我們只有一個站,因此當你只有一個儀器時,挑戰是確定這些火星地震的位置,」特卡爾西奇在電子郵件聲明中說。
洞察號降落在火星赤道以北 4.5 度處,但位於極樂平原的北部低地內。選擇這個位置是因為赤道附近有額外的陽光為著陸器的太陽能電池板供電,並且易於著陸。然而,特卡爾西奇告訴 IFLScience:“這個選擇非常幸運,兩個星團地點之間的距離大致相同。”這使得比較變得更加容易。
Tkalčić 告訴 IFLScience,這一系列地震的原因仍不清楚。特卡爾西奇說:“除了隕石撞擊之外,其他火星地震的原因尚不清楚。” “我們仍然不知道它們是否是火山[起源]。”
成功的火星登陸器和火星車絕大多數集中在低地。在那裡著陸更容易,有更多稀薄的火星大氣來減緩降落傘的速度,而且火星半球被認為是從水流到低地時尋找生命跡象的更好候選人。地震勘探可能需要冒險進入高地。
該研究是開放取用的地球物理研究通訊。