一个不动的探头像蹲在表面上的乌龟一样终于提供了这颗红色星球内部结构的全面图景。
火星洞察号着陆器测量了大约 733 次火星地震，并使用了其中 35 次的信息，形成了地壳、地幔和地核的图像。 这是地震数据首次被用来探测地球以外的行星内部，也是了解太阳系岩石行星演化的重要一步。
这些火星地震揭示了地壳和地幔的厚度和结构，以及令人惊讶的大、低密度液体核心。 研究结果已在发表于科学; 它们代表了科学独创性和辛勤工作的绝对令人惊叹的壮举。
“这项研究是千载难逢的机会，”行星地震学家西蒙·斯塔勒说瑞士苏黎世联邦理工学院。
“科学家们花了数百年的时间来测量地球的核心；在阿波罗任务之后，他们又花了 40 年的时间来测量'分数。 洞察号只花了两年时间就测量了火星的核心。”
地震确实是非常奇妙的事情。 它们从原点发出涟漪，穿过行星或月球传播或明星，并弹跳。 这些地震波通过某些材料传播和反射的方式使地震学家能够绘制宿主物体的内部结构图。
直到最近，人们还认为火星的地质活动并不特别活跃。 它没有构造板块，只有一层离散的地壳。 尽管存在古老的火山区，但尚未观察到新的火山活动。 它也没有全球磁场，而地球上的磁场是由地球产生的发电机- 内部旋转、对流且导电的流体（核心），将动能转化为磁能，将磁场旋转到太空中。
然而，最近的观察表明，这颗红色星球并不像我们想象的那么死。 曾经有过火山活动的迹象。 并且，2019 年 4 月，InSight 检测到其来自火星内部的第一声隆隆声- 最后，火星地震的直接证据。
从那时起，已经对 700 多次火星地震进行了编目，其中大约 35 次地震的强度足以进行地震测绘，即使在 InSight 的限制下工作也是如此：在地球上，地震测绘是使用多个监测站进行的。 InSight 只是一个探头。
“地震产生的直接地震波有点像我们在山里的声音：它们会产生回声，”行星地震学家 Philippe Lognonné 解释道法国巴黎大学教授。
“我们在信号中寻找的正是这些从地核、地壳-幔界面甚至火星表面反射的回波，因为它们与直达波相似。”
从外向内开始，第一篇论文根据洞察号站点的地壳厚度来表征火星地壳的厚度。 他们发现，地壳平均厚度在 24 至 72 公里（15 至 45 英里）之间，并且至少由两层组成。
研究人员发现，最上层出乎意料地多孔，而且着陆点的地壳出乎意料地薄。 这表明地壳中放射性元素的比例很高，这意味着我们可能误解了之前模型中地壳的成分。
“地震学能测量的主要是速度对比。这些是地震波在不同材料中传播速度的差异，”布丽吉特·纳普梅尔-恩德伦说道德国科隆大学的教授。
“与光学非常相似，我们可以观察反射和折射等现象。关于地壳，我们也受益于这样一个事实：地壳和地幔由不同的岩石组成，它们之间有很强的速度跳跃。”
这下一篇论文对地幔进行了探测，发现它由单层岩石组成，固体岩石圈绵延400至600公里。 这与地球的岩石圈形成鲜明对比，地球的岩石圈是厚约100公里; 然而，这两个岩石圈可能都有一个较低的区域，在那里物质开始变得有点熔化，并且移动缓慢。
与地壳一样，火星的地幔也可能富含放射性元素。
“地震数据证实，火星在分裂成我们今天看到的地壳、地幔和地核之前可能曾经完全熔化，但这些与地球不同，”地球物理学家阿米尔·汗说苏黎世联邦理工学院。
“厚厚的岩石圈非常符合火星作为‘单板行星’的模型。”
最后，第三篇论文探测了火星的核心及其边界。 首先，研究人员发现火星的地幔可能只有一层，而地球有两层地幔。
其次，核心比我们之前想象的要大得多，半径约为1830公里。 这是巨大的——超过了行星半径 3,390 公里的一半，比想象的还要大 200 公里。
地震数据还表明，岩心是液体，尽管较大的尺寸表明它的密度比之前认为的要低。 这意味着除了铁和镍之外，地核可能还含有较轻的元素，如硫、氧、碳和氢，这对核幔边界的矿物学具有影响。
这些信息可以帮助我们弄清楚火星是如何失去发电机和相关磁场的，这些信息反过来又可以帮助我们更好地了解行星发电机和磁场，特别是地球的发电机和磁场。
“洞察号任务是捕获这些数据的独特机会，”地震学家和地球科学家多梅尼科·贾尔迪尼 (Domenico Giardini) 说道苏黎世联邦理工学院。
“但我们还远远没有完成对所有数据的分析——火星仍然向我们展示了许多谜团，最值得注意的是它是否与地球同时形成、由相同的材料形成。”
