两次最大的火星地震告诉我们什么

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编译：陈一萱

参考文章：https://www.universetoday.com/155656/insight-senses-its-two-biggest-marsquakes-so-far-coming-from-the-opposite-side-of-the-planet/#more-155656

校对：牧夫天文校对组

排版：陈一萱

2021年8月25日，洞察号分别探测到迄今为止在录的两个最大的火星地震事件，分别是4.2级和4.1级。这两起地震（分别在下图中标记为S0976a和S1000a）的强度比之前最强的地震（2019年3.7级火星地震）还要剧烈5倍。同时，它也是人类第一次探测到发生在火星另一端的地震。通过研究这些地震的地震波数据，科学家们能够对火星内部有更深入的了解，尤其是它的核心与地幔的交界处的情况。

英国布里斯托尔大学地球科学和地球物理学院的高级研究员安娜·霍勒斯顿（Anna Horleston）和一个由地球物理学家和地震学家组成的国际团队进行了相关研究。在《洞察号火星地震服务报告》（MQS）中，他们介绍，通过追踪速度较快的主波(PP，也就是纵波）和速度较慢的横波（SS），他们能够分析出震源的具体位置。

两者中较为剧烈的地震震源（S0976a）可以溯源到水手谷（Valles Marineris）。水手谷具有火星独特的地质特征，也是在太阳系中人类已知的最大峡谷系统。通过研究从轨道上拍摄的该地区断层和滑坡的早期图像，科学家们可以推断水手谷地理活动活跃，但之前一直苦于没有证据。第二起地震（S1000a）发生在24天后，它是在录的持续时间最长的火星地震，持续了94分钟。

可惜研究人员无法确定S1000a的震源，只能大致将其范围圈定在火星远端半球。他们的分析结果显示，它可能发生在以水手谷东端为中心65 范围内的任何地方(见下图)。他们还进一步证实，两次火星地震都发生在“核心阴影区”。在这个区域，火星的纵波和纵波的路径都被改变了。

火星地表地形图标识出了洞察号的位置（橙色三角形）以及S1000a和S0976a位于水手谷内的震源。【来源:霍勒斯顿等人(2022年)】

由于震源不处于洞察号所在的半球，地震波在被洞察号探测到之前至少会被地核反射一次。来自苏黎世联邦理工学院的萨瓦斯·锡澜（Savas Ceylan）在最近的美国地震学会（SSA）新闻稿中解释了地震波探测的重要性:

“如果我们能记录核心阴影区域内的地震波，那将是我们了解火星的跳板。在这两起地震之前，大多数地震活动发生在距洞察号约40度的范围内。在核心阴影中，地震波穿过火星的内部，记录了其内部信息。这是我们以前从未探测过的火星地理活动样本。”

虽然两次火星地震震源都位于火星远端半球，但它们在一些关键方面也存在差异。简而言之，S0976a只由低频能量（反射的PP波和SS波）组成，可能来自于更深的地底。与之相比，S1000a具有非常宽的频谱，包括穿越核-幔边界的低振幅Pdiff波。这是“洞察号”首次探测到此类地震波，这可能为火星地震学提供新的见解。

最后，霍勒斯顿研究员强调说，这两起地震都是洞察号探测到的前所未有的情况:

“S1000a在我们的记录中是一个明显的特殊情况，它将是我们进一步了解火星地震学的关键。S1000a的特殊之处在于，它不仅是迄今为止震级最强以及距离我们最遥远的地震，它的频谱和持续时间都很特别。这起事件确实不同凡响。S0976a的频谱更像我们之前观察到的一系列地震。我们称这一类为浅层地壳地震，因为他们可能发生在地表附近。科柏洛斯槽沟（Cerberus Fossae）是一个宽广的地质断层，其模拟深度至少为50公里。S0976a与我们在科柏洛斯槽沟发现的许多事件相似，经历了类似的深源机制。”

责任编辑：毛明远

牧夫新媒体编辑部

『天文湿刻』 牧夫出品

2022年4月11日NASA洞察号在火星上拍到的太阳落山。

Credit: NASA