地震和地震:我们如何窥视其他世界| 地平线:《欧盟研究与创新》杂志

在地球上,我们可以感觉到并看到构造板块在我们脚下移动的可怕结果。 当他们一起研磨时,它们会产生地震,并产生地震波,这些地震波在我们星球深处的岩石,岩浆和金属层中回荡。

科学家可以使用各种仪器监测这些地震波,这些仪器甚至可以拾取穿过地壳和核心的微弱振动。 研究这些波的行为如何在它们穿过我们的行星内部时发生变化,从而揭示了地球深处的东西的细节,这些东西远在我们的视线之外。

但是地球并不是我们太阳系中唯一经历地震活动的地方。 火星和月球都经历了地震-尽管与地球上的原因不同。 地震仪部署在月球上,以及最近在火星上,使研究人员能够探究这两个遥远世界的内部。

结果表明,虽然在地球表面上,火星和月球并不相同,但在其下方它们的共同点比人们想象的要多,但有一些惊人的差异。

月震

月球-在月球上众所周知-是由于流星体撞击表面或地球引力拉动并拉伸月球内部而产生的,类似于月球对地球海洋的潮汐拉动。 当月球内部变冷时,它还导致月球像葡萄干一样收缩和干,,从而引起其他地震。 地壳弯曲并断裂。 来自太阳的热量也会产生 热震 由于月亮从夜晚升起时月球地壳的温差所致。

在1969年至1972年的阿波罗飞行任务期间,宇航员在月球上部署了5台地震仪。 第一台月球地震仪 由Neil Armstrong和Buzz Aldrin在阿波罗11号任务中建立。 部署仪器后,Aldrin踩在月球表面以检查其是否工作正常-仪器吸收了脚部发出的波浪。

其他四台地震仪由随后的任务遗留下来,并且一直运行到1977年,即最后的阿波罗宇航员踏上月球表面五年之后。 但是大约43年后,科学家们仍在仔细研究他们的数据。

赛斯摩 是最近重新分析数据的一个项目。 该项目的首席科学家,美国宇航局喷气推进实验室的塞里·纳恩博士说:“我们正在尝试应用一种在地球上非常普遍的技术。” 如果将电台之间的噪声进行互相关,实际上可以看到它们之间传播的波。 第一个站点是一个源,第二个站点是一个接收器。

在1969年至1972年之间,总共将五台地震仪手动放置在月球上,其中包括一台由阿波罗12号宇航员艾伦·比恩(Alan Bean)于1969年定位的月球。图片来源-NASA

不幸的是,纳恩博士无法从月球数据中获得类似的模式。 但是那次失败揭示了关于月球的另一件事–即它似乎没有表面波,这些表面波被困在岩石的上层并在周围反弹。 纳恩博士说:“在月球上似乎并不存在这种波浪。”

这表明月球表面的上层可能高度破裂,厚达100公里,两者都干扰了地震波在整个表面上的运动。 纽恩博士说:“这个高度断裂的层正在改变地震波的行为方式。”

当前,月球上没有有源地震仪。 但是有人建议在未来的任务中将新的地震仪送回月球表面。

纽恩博士说:“我们有兴趣使用更小的地震仪,可能是由穿透器提供的,几乎就像导弹形状的物体一样。” “你在后面放了一个非常小的地震仪,然后从下降的着陆器或直接从地球发射它们。”

问题

在月球上放置新的地震仪可能会回答几个悬而未决的问题,例如为什么指向我们的月球近端与指向我们的远端之间存在巨大的结构差异。

纳恩博士说:“(可能)与内部结构有关。” “有一个理论(月亮)在另一个月亮形成之后又被击中了,这就是为什么你会得到这种奇怪的不对称性的原因。 探索内部结构将很有趣。 最重要的是,我们想限制核心的厚度。”

理解这一点可以帮助证明有关地球和月球形成时这些早期的灾难性影响如何帮助确定它们今天所具有的结构的理论。

但是,在火星上,情况有所不同。 地震不是由潮汐相互作用产生的,而是由行星的冷却和收缩产生的,并产生深应力。 流星撞击也被认为也起作用,就像在月球上一样,在地球周围发送地震波。

直到2018年作为NASA InSight任务的一部分,研究人员将地震仪降落在红色星球上之后,才证明地震的存在。 InSight火星着陆器检测到 有史以来第一次确定性地震 于2019年4月6日使用其内部结构抗震试验(SEIS)仪器,该仪器在着陆器于2018年11月26日降落后不久被其机械臂轻轻放置在地面上。自那时以来,还发现了约500起后续事件。

自从研究人员于2018年将地震仪降落在火星上作为NASA InSight任务的一部分以来,它已经记录了地球上约500次地震事件。  图片来源-NASA / JPL-Caltech

火山活动

尽管大部分的地震规模都较小,但其中一些却足够大– 相当于4级地震 –可以追溯到其来源,即InSight以东约1600公里的Cerberus Fossae地区。 人们认为,由于火星地壳中的裂缝被拉伸,可能是由于火山活动,应力的累积导致了那里的地震。

尽管较大的地震似乎起源于火星地壳下方的地幔,但较小的地震却被认为始于地壳本身。 但是,在前八到十一公里的火星上地壳中,地震波的速度似乎比地球上类似的岩石低约50%。

属于 GeoInSight 该项目一直在研究InSight着陆点周围地面的地质情况,以了解有关可能发生的情况的更多信息。 他们使用了来自NASA火星侦察轨道飞行器(MRO)的图像和数据来研究InSight到达之前的Elysium Planitia地区。

GeoInsight项目协调人,丹麦哥本哈根大学的卢潘博士说,这些图像显示,着陆器下方有200至300米的熔岩流。 她说:“但是在这些熔岩流之下,我们有几公里深的沉积岩和粘土岩。”

潘博士说,这种分层是地震波速度较低的一种解释,因为沉积岩的孔隙率很高,可能会使地震波减慢速度。 另一个可能性是,上部外壳已被陨石撞击和其他过程严重破坏和破裂,从而对波浪产生更大的阻力。

潘博士指出,这些发现也对InSight的其他一些结果产生了影响。 她说:“例如,InSight令人兴奋的发现之一就是磁场,它是我们从轨道上观察到的磁场的十倍。” “已经建立了地层学(岩石的分层),我们可以帮助对磁场的来源施加一些限制-距今39亿年以前的地层学(前)。”

嗡嗡声

尽管InSight将继续使用SEIS仪器探测火星内部,但科学家们也渴望揭开它一直在获取的奇怪读数的奥秘。

潘博士说,这种嗡嗡声是在发生另一事件时以特定的频率发出的。 “我们真的不明白这是什么。 有时在发生地震时,我们会听到嗡嗡声。 我们在地球上真的没有一个很好的类似物。”

当InSight及其仪器聆听这颗红色星球的内部运转时,它可能有助于揭示嗡嗡声的根源,并揭示出这个外星世界内部的真正含义。

本文中的研究由欧盟资助。 如果您喜欢这篇文章,请考虑在社交媒体上分享。


This article was originally published in Horizon, the EU Research and Innovation magazine

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作者: NewsWire

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