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这幅艺术概念图对火星地震波进行了模仿:当地震波穿过火星不同的内部壳层时,它会是什么姿态。
图片来历:NASA、JPL-加州理工学院、苏黎世联邦理工学院、马丁 范德里埃尔(Martin Van Driel)
在最近的一系列地震发作后,整个南加州的居民都感触到了地动山摇。可是,在咱们的太阳系之中,地球并不是仅有会阅历地震的星球:月球和火星都会发作地震。50年前,在阿波罗11号(Apollo 11)使命期间,美国航空航天局(NASA)在月球上布置了第一台地震仪;而就在上一年年底,NASA的洞悉号火星勘探器(Interior Exploration using Seismic Investigations, Geodesy and Heat Transport,InSight)则给火星带去了第一台地震仪,它被称为内部结构地震测量仪(Seismic Experiment for Interior Structure,SEIS)。
4个月前,法国国家空间研讨中心(Centre National d' tudes Spatiales,CNES)宣告洞悉号初次在火星上检测到了弱小的地震信号,显着的“火震”(Marsquake)信号发作在4月6日。SEIS地震仪由CNES供给,洞悉号火星使命的“火震”服务(Marsquake Service)由瑞士研讨型大学苏黎世联邦理工学院(Eidgen ssische Technische Hochschule Zürich,ETH Zurich)主导,担任监测SEIS的数据。
阿波罗11号的宇航员在月球外表布置了第一台地震计的五十年后,NASA的洞悉号向地球传回的火星地震试验数据为研讨人员供给了十分可贵的时机,让他们能将月球和地球上的地震与“火震”进行比较。坐落瑞士苏黎世联邦理工学院的“火震”服务(Marsquake Service,MQS)中心担任监测火星上的日常地震活动,大约每天两次,就会有由10名地震学家组成的国际团队对火星的地震数据进行表征和剖析。
地震波穿过的资料不同,地震的表象和震感就会不同。穿过地球内部的地震波能继续十多秒到几分钟的时刻,而在月球上,地震能够继续一个多小时乃至更长的时刻。地震波的信号规模与勘探间隔以及地质结构密切相关,在一个新的视频中,使用阿波罗年代在月球上留下的地震仪所记载的数据、SEIS在火星上监测到的第一批地震的头两次,以及在咱们的地球上记录到的地震数据,苏黎世联邦理工学院的科学家将地震波的不同体现进行了可视化证明。
在地震模仿器,也便是“摇摆室”(shake room)中,科学家运行了来自不同星球国际的这些数据,他们能够亲自体验到这些地震的不同之处。火星上的微震(tremor)安静而悠远,SEIS上的地震计十分活络,能够敏捷感知到这些弱小的信号,但它们却很难被人体感触到,为了让震感与相同扩大后的“月震”(moonquake)以及未经扩大的地震处于类似的人体感触程度,研讨人员不得不将“火震”信号扩大了1000万倍。
“咱们现在正在调查火星上的两波地震,”西蒙 施特勒尔(Simon St hler)博士说道,“第一波地震是一场高频事情,比咱们幻想中的更像‘月震’。第二波地震的频率则要低得多,咱们以为这可能是间隔不同的原因:较低频率的地震可能发作在离地震计更远的当地。与地球上地震的继续时刻比较,这两次火星地震的继续时刻都更长。”
约翰 克林顿、西蒙 施特勒尔、马丁 范德里埃尔(Martin Van Driel)和马伦 伯泽(Maren B se)在地震模仿器中展现了“火震”与地震和“月震”的不同之处。
视频来历:苏黎世联邦理工学院
假如比较地球和月球的外表,你可能会惊奇地发现:地球的地壳比月球的地壳更为均匀。由于几十亿年以来,不可胜数的陨石碰击破坏了月球壳层,而月球上没有任何演化进程能将岩石“烧结”成一个全体;比较之下,地球上的火山活动、地热升温、板块结构,以及水和风的腐蚀会将岩石碎片交融在一起,一起构成一个相对完好的层状地壳,这些进程能让陨石碰击的痕迹敏捷消失。
“异质的月球外壳会散射地震波,就像人们在高低的山地地势中大声呼喊时可能会听到回声相同,”苏黎世联邦理工学院MQS中心的担任人约翰 克林顿(John Clinton)博士解说说。比较之下,地球的地壳和地幔对地震波来说好像通明,就像宽广无阻的空间之于声波。地球上的地震传感器能够干净利索地“听到”地震信号;但在月球上,地震勘探仪会检测到剩余的“回声”信号,它们会使“月震”信号失真,乃至很难确认信号的开始方位。
尽管地震研讨在火星上依然处于起步阶段,可是“火震”的形状好像就介于“月震”和地震之间。研讨人员已然勘探到了火星上的第一个地震信号,但随后的“火震”信号伴随着比他们预期中更多的回波信号。火星上地震信号的继续时刻能够到达大约10到20分钟;科学家还不清楚火星地壳的裂缝部分是否就像月球上的相同,只要几千米的深度,又或许比月球上的更浅。
关于洞悉者号
洞悉者号火星勘探器由喷气推动试验室 (Jet Propulsion Laboratory,JPL)为NASA的科学使命理事会(Science Mission Directorate)担任办理。洞悉者号是NASA发现方案(Discovery Program)的一部分,由NASA坐落阿拉巴马州亨茨维尔的马歇尔太空飞翔中心(Marshall Space Flight Center)担任办理。洞悉者号勘探器由坐落丹佛的洛克希德 马丁太空公司(Lockheed Martin Space)制作,包含勘探器的巡航段(cruise stage)和着陆器(lander),该公司还为飞翔使命供给了支撑。
包含法国国家空间中心(CNES)和德国航空航天中心(Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt,DLR)在内的许多欧洲合作伙伴正在为洞悉者号火星使命供给支撑。CNES向NASA供给了内部结构地震测量仪(SEIS),首要研讨人员来自巴黎地球物理学院(Institut de Physique du Globe de Paris,IPGP)。对SEIS的重大奉献来自IPGP、德国马克斯普朗克太阳系研讨所(Max Planck Institute for Solar System Research,MPS)、瑞士联邦理工学院(Swiss Federal Institute of Technology,即苏黎世联邦理工学院,ETH Zurich)、伦敦帝国理工学院(Imperial College London),以及英国牛津大学(Oxford University)和JPL。DLR供给了暖流和物理特性勘探仪(Heat Flow and Physical Properties Package,HP3),波兰科学院(Polish Academy of Sciences)的空间研讨中心(Space Research Center,CBK)和波兰的Astronika公司则为此作出了重要的奉献。温度和风力传感器由西班牙天体生物学中心(Centro de Astrobiología,CAB)供给。
参阅:
[1]https://www.nasa.gov/feature/jpl/what-does-a-marsquake-look-like
[2] https://phys.org/news/2019-07-marsquakes.html
来历:NASA爱好者