火震跟地震一樣嗎？美國宇航局的火星探測器將揭曉答案

原標題：火震跟地震一樣嗎？美國宇航局的火星探測器將揭曉答案

攝影：LOCKHEED MARTIN, NASA, JPL-CALTECH美國宇航局的「洞察號」探測器已於近日發射升空，並將在11月26日抵達火星。這台新型探測器與以往滾來滾去的火星車不同，它將盡量保持不動，探測來自火星地下的震動。 撰文：NADIA DRAKE 　　地球上，我們稱之為地震；在月球上，我們稱之為月震。那麼，在火星上呢？當然應該是「火震」，不過，沒人知道紅色行星震動的頻率多高，也不知道火震能有多劇烈。 　　不過，不久之後，人類就能知道這顆紅色行星的搖滾程度：美國宇航局最新的火星探測器「洞察號」於5月5日在美國加州范德堡空軍基地升空。該探測器將在太陽系中巡遊6個多月，並在11月26日與火星相會。 　　與此前探測火星的許多探測器不同，洞察號將不會在火星表面探索。恰如其名，它將深入火星內部，試圖揭示火星內核的動力機制，並幫助我們理解眾多遙遠的行星。 　　洞察號探測任務的副首席研究員、美國宇航局噴氣動力實驗室的Suzanne Smrekar說：「行星內部發生的事件，會驅動表面的地質活動，甚至是大氣演變。只有理解了全部的地質演化，才能了解行星的宜居性。」 洞察號將降落在哪裡？穿越火星大氣層之後，洞察號將降落在埃律西昂平原（Elysium Planitia）。科學家之所以專門挑選這個地方，是因為它在地質上有點兒不那麼引人注意，而且該地區位於火星赤道附近，日照時間更長，有利於洞察號吸收太陽能。 　 　　「洞察號的主要目的是探測火星的內部，因此，著陸地點的地表情況怎麼樣，並不怎麼重要。」美國宇航局馬歇爾太空飛行中心的Renee Weber說道。 那麼，它著陸後會去哪呢？哪兒都不去。與之前那些四處跌跌撞撞、爬坡上坎的火星車不同，洞察號只會待在一個地方。它的任務就是儘可能安靜地待著，這樣才能更好地探測火星本身的運動。 怎樣才能窺探行星內部？

2015年，工程師們在無塵室內組裝、測試洞察號探測器。攝影：LOCKHEED MARTIN, NASA, JPL-CALTECH誠然，即便是最具洞察力的探測器也很難看穿一顆行星，因此，洞察號將依靠幾種設備來探測火星地下。其中一台設備能鑽到地下3米至4.8米，測量行星內部的熱輻射情況。此外，法國國家太空研究中心製造的超靈敏地震儀，能檢測到最輕微的火震。 　　Weber介紹說：「這台地震儀非常靈敏，即便它的零部件在火星大氣中產生的噪音，都能被它自身探測到。」正因為這台儀器超級靈敏，因此，需要用牢靠的真空罩來消除風與其它地表活動產生的振動，避免對探測數據產生干擾。真空罩的泄漏，曾讓洞察號探測器的發射日期往後延遲了26個月。不過，研究團隊如今卻很自信這台關鍵儀器已經整裝待發。 　　幾個月後，洞察號將把這台地震儀直接放到火星表面，從而避免70年代海盜號探測器遇到的某些問題。之後，如果一切順利，洞察號探測器及其搭載的眾多設備，將會持續監測火星的律動，時間將持續兩個地球年，或大約一個火星年。 那麼，火震，是如何產生的？這個問題問得好。地球上的地震主要是由板塊活動形成的，其中多數都是地質板塊滑落、移動或沉降導致的，或者是由火山引發的岩漿活動引發的。然而，與地球不同，火星的地殼並沒有碎成幾個板塊（起碼沒有證據顯示有此類現象）。

洞察號探測器的背板正在緩緩降落、安裝到著陸器上，而著陸器已經摺疊起來，等待發射。背板和隔熱罩共同形成了減速傘，將在探測器沖入火星大氣層時提供保護。攝影：LOCKHEED MARTIN, NASA, JPL-CALTECH即便如此，火星上仍有構造活動，意味著在某些斷層地帶，火星地殼會發生褶皺，炎熱物質的噴流會從內部升起，從而形成太陽系中某些最大的火山。例如，塔爾西斯火山（Tharsis）已經存在了幾十億年。 　　Smrekar說：「我們地球上根本沒有持續了幾十億年的火山系統。」 　　（月球上雖然也沒有構造板塊，但仍然有月震。多數月震都是潮汐力猛拉月亮形成的，但也有一些月震是隕石撞擊形成的。） 火震能有多大？誰也不知道。洞察號探測任務的主要目的之一，就是弄清楚火星的構造有多活躍，比如火星震動的頻率有多高，有多強烈，以及震動的來源。就如同月亮一樣，研究人員也希望能探測到流星撞擊火星產生的震動，以及火星冷卻時產生的震動，甚至探測到遠處熔岩的流動。 　　Smrekar說：「大約1600多公里之外，有1000萬年前至今的火山活動。在地質學上來看，這就相當於昨天。」 　　火震也可以測定震級，跟地球上一樣，不過，火星上的5級地震的感覺與地球上可能大不相同，因為兩者的重力和岩石構造不盡相同。

科羅拉多州巴克利空軍基地，洞察號探測器裝上了貨運飛機，準備前往加州范德堡空軍基地。攝影：LOCKHEED MARTIN, NASA, JPL-CALTECHWeber說：「我們認為火星上的地震活動，很可能介於地球與月球的地震活動之間。」 我們為什麼要關注火震？你肯定不想把房子建在火星熔岩管上，然後擔心哪天熔岩管崩裂坍塌吧？肯定不想。但是，未來可能就會出現這種場景。 　　目前來講，了解火星地震的頻率和震級，不僅能讓我們知曉它的構造活躍度，也能讓我們了解它的演化歷程。不僅如此，火震還能讓研究人員直接繪製出火星內部的圖景。地震波在傳播過程中，會經過不同密度、不同構造的物質，有時候會在不同地層的邊緣處反射回來，被地震儀探測到。這些地震波所攜帶的信息，就能讓研究人員解讀出地下的物質是什麼。 　　Weber解釋說：「當你定位到火震後，就能了解地震波一路上所經過的地質結構。講真，我們著陸之後最需要的就是記錄下幾次火震。」

這張插圖展示的是洞察號探測器在火星著陸後的情景。攝影：LOCKHEED MARTIN, NASA, JPL-CALTECH在搜集並破解足夠多的地震波之後，科學家就能夠知曉火星地殼的厚度、火星地幔的位置、地核的大小，並知曉地核究竟是液體還是固體。在火星上，這些分層並沒有像地球上一樣由於板塊構造而疊加混合，因此，科學家們預計，火星內部仍然保留著它早期的歷史和成分。 　　Smrekar說：「我們想試圖理解的一個大問題是，一顆行星如何從熾熱熔融狀態演變成所有岩體都具備的分層狀態。」 一個探測器就能幹這麼多？聽起來很瘋狂，對吧？環繞火星運行、探測大氣層中甲烷的某個探測器所搜集的數據，還有可能與洞察號收集的數據進行對照研究。長期以來，科學家都推測火星上的甲烷是地質活動產生的，不過也有可能是生物活動產生的。如果在洞察號探測到最近發生構造活動的地方，繞火星探測器ExoMars Trace Gas Orbiter恰好也檢測到了甲烷，那麼，就可以進一步推測甲烷並非生物活動產生的。 　　洞察號上還搭載著幾個攝像頭、一台無線電科研設備、一台激光反射器、幾個氣象感測器和其它小配件。此外，還有一對立方體衛星尾隨其後，在洞察號進入火星大氣和著陸過程中轉播信息。 　　還有一點更令人心動。科學家們可能還會發布一款APP，讓地球人知道相鄰的紅色星球何時發生地震，讓所有在為火星任務受訓的地球人能及時蹲下來躲好。 （譯者：Mikegao）

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