利用洞察号收集从火星另一端传来的地震波数据,科学家重新解剖火星内部结构,发现该行星核心事实上被一未知熔融岩层包裹着,从而影响之前计算的火星核心大小与组成。
地球有一层像液体缓慢移动的地函,下方紧接液态铁外核与固态铁内核结构,那么同样都是岩石行星、数十亿年前可能和地球有相似表面条件的火星,是否也有相同内部结构?当科学家利用 NASA 洞察号登陆器(InSight)、其他太空船收集的数据在实验室尽可能重现火星核心后,发现地球旁这颗行星内部与地球不太相似。
洞察号着陆器的内部结构地震实验仪(SEIS)数据先前表明,火星有一个密度不大的核心,但一项包含新地震讯号的研究表明,火星核心表面覆盖一层厚熔岩,换句话说火星核心实际上可能更小。
这项发现可能解开 2 年前一个谜团,即火星中心为何看似大又柔软。
2021 年,科学家基于深层内部扫描的 3 项研究指出火星核心比预期大许多,估计直径约 3,600 公里,约地球地核宽度(7,000 公里)一半,但与地球核心相比,火星核心密度出乎意料地低,代表可能由液态铁、硫、碳、氧、氢等较轻元素混合而成。
如此结论让所有人惊讶,因为地球核心约 90% 为铁和镍,仅 10% 由较轻元素构成,相较之下,火星核心含有高达 20% 轻元素,现有火星形成模型很难解释大量轻元素如何进入核心。
洞察号火星着陆器虽然已于去年 12 月退役,但地震仪大量数据在未来几年仍会被仔细研究。(Source:NASA)
所幸洞察号之后收集了更多新地震波数据让科学家绘制深层结构,现在 2 项新研究根据新数据,修正火星核心直径约 3,300~3,350 公里,使核心体积比之前估计小 30%,轻元素含量应为约 9~14%,这些数字终于显得正常一点。
科学家解释,研究发现火星液态铁核心被一层先前未知的软质熔岩包围,厚度约 150 公里,可以解释为何 2021 年的研究对火星核心大小的估计出现偏差。
研究论文作者之一 Vedran Lekic 将这层熔岩比喻为覆盖火星核心的“加热毯”,不仅隔离来自核心的热量防止核心冷却,还集中了产生热量的放射性元素,这可能导致核心无法产生形成磁场的对流运动,进一步解释为什么火星目前没有磁场。
尽管地球、火星都是岩石行星,但这种内部结构差异最终导致 2 颗行星形成不同的演化路径。新论文发表在《自然》期刊。