美国宇航局的洞察号着陆器在火星核心处发现了一个惊喜

科学家们凝视着地球的心脏火星发现了一个非常出乎意料的结构。

在那里，在地球的最内核，洞察号地震数据显示了一个直径约 600 公里（373 英里）的固体质量。这不仅与之前的发现形成鲜明对比，即核心是一路软软的——这不符合我们目前对火星核心由什么组成的理解。

“火星拥有坚固的内核是一件不寻常的事情，”由中国科学技术大学地震学家毕惠星领导的一个团队告诉 ScienceAlert。

“早期研究表明，火星核心含有大量的轻元素，这降低了固相线温度，并且由于其相对较高的温度，核心不太可能结晶。”

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直到最近几年，科学家们才能够绘制出这颗红色星球的内部结构图。这是因为美国宇航局的洞察着陆器配备了地震仪，可以记录地震和陨石撞击在地球内部反弹时产生的波，对不同的物质密度做出不同的反应。

结果有点像行星大小的“X 射线”，仅由声波组成。

洞察号花了四年时间，从 2018 年到 2022 年，监测火星腹部的颤抖，收集了数百个事件的数据。此数据提供了第一张详细的火星内部地图，揭示了与地球相似的结构：坚硬的地壳、熔融的地幔和中心致密的核心。

但地球和火星之间存在一些与行星内部有关的关键差异，这就是为什么 Bi 和同事希望获得有关火星假定的柔软和柔软核心的更多信息。

“与地球不同，火星今天没有全球磁场，”研究人员解释道。

“相反，它的部分地壳被强磁化，这告诉我们火星在遥远的过去曾经有一个磁场。行星的全球磁场由其核心中的“发电机”提供动力，该发电机取决于液体外核中的热对流和成分对流的组合。

“在地球上，轻元素在核心结晶过程中优先留在液体中，导致内核边界处残留浮力液体。这种机制被认为在维持当今地球磁场方面发挥着重要作用。相比之下，对于火星来说，事情的运作方式似乎有所不同。

对地球层的研究依赖于来自多个地震站的地震数据。在火星上，洞察号只在一个地点度过了它的时间。为了弥补这一点，研究人员依靠撞击事件，其中大岩石撞击火星表面，声波在火星上荡漾。

他们确定了 23 个高信噪比撞击事件，并使用了地震阵列分析技术，这些技术通常应用于来自地球上多个站点的数据。

研究人员说：“这种方法使我们能够根据地震阶段到达空间站的方式、指定的入射角和到达时间来挑选特定的地震阶段。“通过这样做，我们能够检测到穿过火星核心正中心的波和来自内核边界的反射，这为固体内核提供了关键的观测。”

火星核心的组成似乎与地球的成分略有不同。火星的核心也主要由铁制成，但其中混合了更高比例的硫、氧和碳——理论上较轻的元素应该会降低混合物凝固的温度，由称为固相线的极限定义。

由于火星的核心比这个温度热得多，科学家们认为火星的核心应该一直很软。

地震波根据它们如何穿过行星内部进行分类。P 波是最快的，穿过地壳和地幔。K 波是穿过行星外核的波。I 波是穿过内核的波，而小写的 i 代表从内核外边界反弹的波。

这些字母可以放在一起来描述波浪的路径;例如，PKiKP 波穿过地幔，进入外核，从内核反弹，通过外核返回，然后到达地幔。

在他们的数据中，研究人员发现的不仅仅是一个波，而是多个波，分别表明火星存在固体内核。

“检测到 PKiKP 浪潮本身就是强有力的证据，但我们也看到 PKKP 比预期更早到达，这提供了进一步的证实。除此之外，我们的模型预测了——我们的数据证实了——其他与内核相关的阶段，包括更远距离的 PKiKP、PKIIKP，甚至是穿过内核的 PKPPKP 的新分支，“他们解释道。

“这些多个阶段至关重要，因为它们相互交叉验证，并且始终指向同一个结论：火星确实有一个坚固的内核。”

目前尚不清楚这到底是如何发生的。需要进行建模来探索所涉及的温度、压力和成分条件，以及重元素和轻元素的分配方式，以尝试复制团队的结果所揭示的内容。

然而，结果还是令人兴奋的。这种进一步的探索可能会让我们更深入地了解火星是如何失去了它的发电机及其全球磁场.它还可能揭示一些关于岩石行星的方式——那些科学家认为最有可能以我们所知的方式容纳生命——进化。

研究人员说：“火星内核的大小和特性是了解火星热和化学演化的重要参考。

“更清楚地了解内核的形成及其对火星磁场历史的影响，需要更详细的建模，最好是在比较行星学框架内。”

该研究已发表在自然界.

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