火星內部好混亂,穿越火星的地震波重新解釋核心被未知熔岩層覆蓋

作者 | 發布日期 2023 年 10 月 26 日 12:15 | 分類 天文 , 航太科技 line share follow us in feedly line share
火星內部好混亂,穿越火星的地震波重新解釋核心被未知熔岩層覆蓋


利用洞察號收集從火星另一端傳來的地震波數據,科學家重新解剖火星內部結構,發現該行星核心事實上被一未知熔融岩層包裹著,從而影響之前計算的火星核心大小與組成。

地球有一層像液體緩慢移動的地函,下方緊接液態鐵外核與固態鐵內核結構,那麼同樣都是岩石行星、數十億年前可能和地球有相似表面條件的火星,是否也有相同內部結構?當科學家利用 NASA 洞察號登陸器(InSight)、其他太空船收集的數據在實驗室盡可能重現火星核心後,發現地球旁這顆行星內部與地球不太相似。

洞察號著陸器的內部結構地震實驗儀(SEIS)數據先前表明,火星有一個密度不大的核心,但一項包含新地震訊號的研究表明,火星核心表面覆蓋一層厚熔岩,換句話說火星核心實際上可能更小。

這項發現可能解開 2 年前一個謎團,即火星中心為何看似大又柔軟。

2021 年,科學家基於深層內部掃描的 3 項研究指出火星核心比預期大許多,估計直徑約 3,600 公里,約地球地核寬度(7,000 公里)一半,但與地球核心相比,火星核心密度出乎意料地低,代表可能由液態鐵、硫、碳、氧、氫等較輕元素混合而成。

如此結論讓所有人驚訝,因為地球核心約 90% 為鐵和鎳,僅 10% 由較輕元素構成,相較之下,火星核心含有高達 20% 輕元素,現有火星形成模型很難解釋大量輕元素如何進入核心。

▲ 洞察號火星著陸器雖然已於去年 12 月退役,但地震儀大量數據在未來幾年仍會被仔細研究。(Source:NASA

所幸洞察號之後收集了更多新地震波數據讓科學家繪製深層結構,現在 2 項新研究根據新數據,修正火星核心直徑約 3,300~3,350 公里,使核心體積比之前估計小 30%,輕元素含量應為約 9~14%,這些數字終於顯得正常一點。

科學家解釋,研究發現火星液態鐵核心被一層先前未知的軟質熔岩包圍,厚度約 150 公里,可以解釋為何 2021 年的研究對火星核心大小的估計出現偏差。

研究論文作者之一 Vedran Lekic 將這層熔岩比喻為覆蓋火星核心的「加熱毯」,不僅隔離來自核心的熱量防止核心冷卻,還集中了產生熱量的放射性元素,這可能導致核心無法產生形成磁場的對流運動,進一步解釋為什麼火星目前沒有磁場。

儘管地球、火星都是岩石行星,但這種內部結構差異最終導致 2 顆行星形成不同的演化路徑。新論文發表在《自然》期刊。

(首圖來源:NASA