美国宇航局“洞察”号火星着陆器检测到了300多场“火星震”

来源：Nature自然科研

美国宇航局的洞察号火星着陆器目前已检测到了300多场火星震（Marsquakes），并追踪到了其中一些地震的震源信息。（注：本文英文原文首发发于2019年圣诞节前夕，文中数据非最新）

加州旧金山

火星上的地震来得又快又猛。在位于火星赤道附近的着陆点，美国宇航局的洞察号每天大约可以探测到两次地震，而且探测到地震的频率还在上升。

洞察号火星着陆器的地震仪有三个非常灵敏的传感器，为了防风，它们被放置在一个圆顶结构内。图片来源：NASA/JPL-Caltech。

我们探测到了很多场地震。Bruce Banerdt说，他是位于加州的喷气推进实验室的一名地球物理学家，也是洞察号的首席研究员。2019年12月12日，Banerdt在旧金山美国地球物理联合会的一场会议上，报告了他们的发现。

自从一年多前抵达火星以来，洞察号已经探测到了322场火星地震。这是人类首次在火星上探测到地震，也是第一次在地球和月球以外的天体上探测到地震。科学家们的目标是利用地震来探索火星的内部结构，包括破解火星内部的地壳、地幔和地核等地层。

大多数火星地震都非常轻微，程度要比地球上的任何一场地震都轻得多。但是也有一两场地震震级较高，达到了将近4级，这样的震级足以让科学家们找出地震的震源所在。

其中最大的两场地震来自科柏洛斯槽沟（Cerberus Fossae）位于洞察号以东约1600公里，地质活动十分活跃。引起这两场地震的原因可能是，应力在火星地壳内沿地质断层不断积聚，然后以火星地震的形式释放了出来。

这次任务的其他初步发现还包括，每天晚上在午夜前后，着陆器下方会传来神秘的磁脉冲。不过，洞察号的主要目标之一，是将温度探测器钻入火星地下5米，但很遗憾的是，这一目标至今无法达成。这个被称为鼹鼠的探测器在土壤中遇到的摩擦力超出了科学家的预期。19年10月，它甚至意外地从洞里退了出来。

追踪轻微地震

迄今为止，最大的发现来自于不断增多的火星地震记录。当夜幕降临，白天里呼啸的狂风逐渐平息，洞察号高度灵敏的地震仪搜寻着地震的踪迹。

火星地震分为两种。最常见的是高频地震，较不常见的是低频地震。瑞士苏黎世联邦理工学院的地震学家Domenico Giardini说，高频地震可能来自于使火星浅层地壳破裂的震动，而低频地震可能是从火星内部更深的地幔传来的震动。

最大的两场地震发生在2019年5月和7月，都属于低频地震。研究团队的成员追踪到了地震能的来源：科柏洛斯槽沟。该地区是近期地质活动的中心，有在近一千万年内发生过移动的地质断层。

在洞察号发射之前，研究人员就预测其很可能会探测到来自科柏洛斯槽沟的地震。巴黎地球物理研究所的行星科学家Alice Jacob说，这里的断层边缘可以积聚应力。她领导的一项研究表明，这可能是洞察号所探测到的火星地震的来源。

Banerdt说，地震发生的频率在不断增加，从刚着陆时的零星几次，到现在的一天两次。洞察号科学家还不清楚其中的原因。

同样神秘的，是每天晚上出现的磁脉冲。洞察号用磁力计对磁脉冲进行了测量，这种磁脉冲可能与火星周围太空环境的某种变化有关。一种观点是，这种磁脉冲是由来自太阳风的带电粒子猛烈撞击火星磁场而产生的。

探测器问题

洞察号迄今为止最为戏剧性的问题出自于鼹鼠温度探测器。这个探测器最初按照计划在地面钻洞，但在去年十月份遭遇阻碍，突然弹出了洞口。

洞察号任务的工程师最初在设计鼹鼠时，预想的是它将在一种完全不同的土壤类型中进行作业。德国宇航局的太空科学家Tilman Spohn解释说，鼹鼠探测器专为无粘性土壤而设计，在无粘性土壤中，土壤颗粒之间几乎没有摩擦，就像是一大罐砂糖一样。但是洞察号的着陆地点却是粘性土壤，土壤颗粒紧紧粘结在一起，更像是一大团面。

当鼹鼠开始钻洞时，周围的土壤逐渐形成了一个坑。而鼹鼠无法克服坑壁上的摩擦力，因此不能继续向地下前进。Spohn说，他和他的同事们在关于粘性土壤的实验室实验中遇到了这种情况，但是他们以为洞察号的着陆点会是无粘性的土壤，因为其他火星着陆点的土壤状况都是如此。

喷气推进实验室的行星学家Mathew Golombek说，洞察号似乎不幸地落在了硬壳层致密、坚硬，由土壤压实而成。这里的硬壳层，不论是硬度还是厚度，都超出了预期。

为了解决这个问题，洞察号任务的工程师们一直在尝试用着陆器的机械臂将鼹鼠固定在坑边，以便为它提供更多的摩擦力，以继续前进。目前鼹鼠探测器已经开始再一次钻探缓慢而小心。

到圣诞节的时候，也许我们收到的礼物是，我们又重新回到了起点，Spohn说，但就目前的情况看来，这已经是非常非常不错了。