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月震和火星地震:我们如何窥视其佐伯奈津代他世界

天文学与空间 2022-02-24 00:01:13

乔纳森·奥卡拉汉,《地平线:欧盟研究与创新杂志》 阿波罗11号的宇航员在月球上放置了第一个地震仪,上面有太阳能电池板和指向地球的天线,巴兹·奥德林跺着脚进行了测试

信用:NASA 偷听像火星和月球这样的外星世界深处回响的颤抖和呻吟,揭示了它们表面之下的深层含义,可以让我们更多地了解我们自己的星球是如何形成的

在地球上,我们可以感受到并看到地壳板块在我们脚下移动的可怕后果

当它们一起研磨时,它们产生地震,地震产生的地震波在地球深处的岩石、岩浆和金属层中回荡

科学家可以使用各种仪器来监测这些地震波,这些仪器甚至可以捕捉到穿过地壳和地核的微弱振动

研究这些波穿过我们星球内部时的行为变化,揭示了地球深处我们看不到的细节

但是地球并不是太阳系中唯一经历地震活动的地方

火星和月球都经历过地震——尽管原因与地球不同

部署在月球和最近的火星上的地震仪,让研究人员能够探测这两个遥远世界的内部

结果显示,虽然在地球表面,火星和月球并不相似,但在表面之下,它们有比想象中更多的共同点,只是有一些显著的不同

月震 月震——在月球上被称为月震——是由流星体撞击表面或地球引力挤压和拉伸月球内部产生的,类似于月球对地球海洋的潮汐引力

随着月球内部变冷,它也导致月球像葡萄干一样收缩和萎缩,随着地壳弯曲和破裂,导致其他地震

当月亮从夜晚出来时,由于月球外壳的温差,来自太阳的热量也会产生热震

1969年至1972年阿波罗任务期间,宇航员在月球上留下了五个地震仪

第一个月球地震仪是由尼尔·阿姆斯壮和巴兹·奥德林在阿波罗11号任务中建立的

部署仪器后,奥尔德林踩在月球表面检查它是否工作——仪器接收他的脚产生的波

另外四个地震仪是后来的任务留下的,它们一直工作到1977年,也就是最后一批阿波罗宇航员踏上月球表面的五年后

但是大约43年后,科学家们仍在仔细研究他们的数据

地震是最近重新分析数据的一个项目

“我们试图应用一种在地球上非常普遍使用的技术,”博士说

塞里·纳恩来自美国加州的美国宇航局喷气推进实验室,是该项目的首席科学家

“如果你把各站之间的噪音相互关联起来,你实际上可以看到波在它们之间传播

第一站是源,第二站是接收器

" 不幸的是,博士

努恩无法从月球的数据中获得类似的模式

但这次失败揭示了月球的另一面——即它似乎没有表面波,表面波会被困在岩石的上层并四处反弹

“那个波似乎不存在于月球上,”博士说

纳恩

1969年至1972年间,总共有五个地震仪被人工放置在月球上,其中一个由阿波罗12号宇航员艾伦·宾在1969年放置

信用:NASA 这表明月球表面的上层可能高度破碎,厚达100公里,这两者都干扰了地震波在表面的运动

“这个高度破碎的层正在改变地震波的行为方式,”博士说

纳恩

目前月球上没有活跃的地震仪

但是有人提议在未来的任务中把新的地震仪送回月球表面

“我们对使用小得多的地震仪感兴趣,这种地震仪可能是由穿透器发射的,这种穿透器几乎就像导弹形状的物体,”博士说

纳恩

“你把一个非常小的地震仪放在后面,然后从下降的着陆器或直接从地球上发射它们

" 问题 在月球上安装新的地震仪可以回答几个悬而未决的问题,比如为什么指向我们的月球近侧和指向远方的月球远侧之间存在巨大的结构差异

(这可能)与内部结构有关

纳恩

“有一种理论(月亮)在它被另一个月亮形成后又被击中了,这就是为什么你会得到这种奇怪的不对称性

探索内部结构会很有趣

最重要的是,我们想限制核心的厚度

" 理解这一点有助于证明关于地球和月球形成时早期的灾难性影响如何帮助确定它们今天的结构的理论

然而,在火星上,情况有点不同

地震不是由潮汐相互作用产生的,而是由行星冷却和收缩产生的,产生深层应力

流星体的撞击被认为也有一定的作用,就像在月球上一样,会向地球发送地震波

火星地震的存在从未被证实,直到2018年作为美国宇航局InSight任务的一部分,研究人员在这颗红色星球上着陆了一个地震仪

InSight火星着陆器在2019年4月6日使用其内部结构地震实验(SEIS)仪器检测到了第一次确定的火星地震,该仪器在着陆器于2018年11月26日着陆后不久,由着陆器的机械臂轻轻地放置在表面上。

从那时起,已经检测到大约500个后续事件

火山活动 虽然大多数地震相对较小,但其中一些已经足够大——几乎相当于4级地震——可以追溯到它们的源头,即InSight以东约1600公里处的Cerberus Fossae地区

人们认为,那里的地震是由于火星地壳中的裂缝被拉伸时应力的积累引起的,这可能是由火山活动引起的

作为美国宇航局InSight任务的一部分,自2018年研究人员在火星上着陆地震仪以来,它已经记录了该星球上大约500次地震事件

信用:美国航天局/JPL-加州理工学院 虽然较大的地震似乎起源于火星地壳下的地幔,但较小的火星地震被认为始于地壳本身

然而,在火星上地壳的地震波速度,在最初的8到11公里,似乎比地球上类似岩石的速度低50%

地理洞察项目的研究人员一直在研究InSight着陆点周围的地表地质,以了解更多可能发生的情况

在“洞察”号到达之前,他们使用美国宇航局火星勘测轨道飞行器(MRO)的图像和数据来研究极乐世界的平面区域

根据Dr

丹麦哥本哈根大学地球洞察项目协调员鲁攀

“但是在这些熔岩流下面,我们有几公里深的沉积岩和含粘土的岩石,”她说

这种分层是地震波速度较低的一种解释

潘,因为沉积岩有很高的孔隙度,可以减缓海浪

另一种可能性是,上地壳已经被陨石撞击和其他过程严重损坏和断裂,对波浪产生了更大的阻力

该发现也暗示了InSight的其他一些结果

平底锅

“例如,InSight令人兴奋的发现之一是磁场,(它)比我们在轨道上观察到的多十倍,”她说

“在建立了地层学(岩石的分层)之后,我们可以帮助对磁场的来源进行一些限制——3年前的地层学

90亿年前

" 哼唱 虽然InSight将继续用其SEIS仪器探测火星内部,但科学家们也渴望揭开它一直在收集的一份奇怪读数的神秘面纱

“当有另一个事件发生时,会有这种特定频率的嗡嗡声,”博士说

平底锅

“我们并不真正理解它是什么

有时当地震发生时,我们会看到嗡嗡声随之而来

我们在地球上没有一个好的模拟

" 当InSight和它的仪器倾听这颗红色星球的内部运作时,它可能有助于揭示这种嗡嗡声的来源,并揭示这个外星世界深处真正的秘密

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