美國宇航局(NASA)“洞察”號火星車揭示了火星的內(nèi)部運行機制，這是人類首次發(fā)現(xiàn)這顆紅色星球與我們藍色星球的巨大差異。這也是有史以來，首張人類獲得的另一顆行星的內(nèi)部構(gòu)成圖。值得一提的是，“洞察”號的任務(wù)為科學(xué)家提供了一個不同于地球的星球內(nèi)部，將有助于科學(xué)家研究其他星球。

　　火星，這顆人們熟悉的類地行星，究竟有何神秘之處？火星和地球又有那些區(qū)別？這張首次公布的火星內(nèi)部詳細構(gòu)圖，將為我們揭開很多謎團。

　　原來你是一顆巧克力太妃溏心星球

　　地球表面幾乎所有東西都是由地下深處的“引擎”決定，火星也一樣。NASA于2018年11月發(fā)射到火星表面的“洞察”號，給科學(xué)家們送回了這張我們鄰近星球的地質(zhì)內(nèi)部構(gòu)造圖。本周四發(fā)表在《科學(xué)》雜志上的三篇論文，利用“洞察”號這幾年在火星表面收集到的數(shù)據(jù)，揭示了這顆紅色星球就像一顆巨大的糖果——它的外殼被分成兩到三層火山巧克力；下面的地幔內(nèi)部物質(zhì)更像太妃糖一樣的填充物；而核心則像令人驚訝的輕質(zhì)牛軋?zhí)翘切摹�—很多糖漿在里面。

　　“如果你是一個醫(yī)生，只給一個病人做過手術(shù)，就不會成為很好的醫(yī)生�！边@3篇論文的合著者，加州帕薩迪納美國宇航局噴氣推進實驗室的行星地震學(xué)家馬克·潘寧表示，他們把地球上通過收集地震波來研究地球內(nèi)部的方法用到了火星上。

　　“火星更像是我們星球的表親而不是兄弟姐妹，”東京地球生命科學(xué)研究所的地震學(xué)家克里斯汀·豪斯(Christine Houser)說，“它體積小了六倍，證據(jù)表明，這是太陽系早期真正的古老遺跡。”

　　過去兩年中，“洞察”號研究了火星磁性、繞太陽運行時的抖動以及它震動產(chǎn)生的地震波。一個單獨的地震儀意味著科學(xué)家們只能觀察到火星上的一個區(qū)域，而不是整個星球。而且，要構(gòu)建一個火星內(nèi)部的詳細結(jié)構(gòu)圖，能探測到大量穿過整個星球的強震才比較理想，不過，在這幾年內(nèi)，火星上發(fā)生的震動強度從來沒有超過4.0級。

　　“我們必須向前推進，看看我們能用這些數(shù)據(jù)做什么，”科隆大學(xué)行星地震學(xué)家Brigitte Knapmeyer Endrun說，他是火星地殼論文的主要作者。盡管面臨挑戰(zhàn)，研究小組還是成功地對火星的內(nèi)部進行了詳細的X光檢查。

　　為啥和地球相差那么大？

　　科學(xué)家證實，南部高地的地殼較厚，北部低地的地殼較薄，那里可能很久以前就有短暫的海洋聚集。平均來說，火星地殼的厚度在15到45英里之間。它被分成一個主要由隕石粉碎的火山巖組成的頂層，一個由更連貫的火山巖組成的中層，也許還有一個暫時無法確定其性質(zhì)的下層。

　　和地球一樣，火星的地幔比地殼厚得多，火星上地幔的堅硬部分形成了不斷移動的板塊基礎(chǔ)，厚度約為地球的一半。瑞士ETH Zürich的地球物理學(xué)家、這三項研究的合著者阿米爾·汗(Amir Khan)說，火星堅硬的上地�！翱赡苁俏覀冊诨鹦巧峡床坏桨鍓K構(gòu)造多樣的簡單解釋”。這種整體的剛性阻止了火星上層分裂成單獨的板塊，解釋了火星不能像地球上有如此多樣的山脈、海洋盆地、火山和大陸的原因。

　　火星地幔的構(gòu)造也為我們提供了線索，讓我們明白為什么一個曾經(jīng)擁有美國亞利桑那州那樣大的火山，并經(jīng)常噴發(fā)出熔巖流的星球，現(xiàn)在卻地質(zhì)活動并不活躍。這是因為一顆行星的火山和板塊構(gòu)造活動本質(zhì)上是熱量從行星內(nèi)部到其外殼的運動所驅(qū)動的，可較冷的火星地幔，使得火星表面并不容易產(chǎn)生大規(guī)模地質(zhì)活動。

　　“洞察”號還發(fā)現(xiàn)，火星的地幔由于缺乏隔熱層，火星年輕時劇烈噴發(fā)時的熱量損失會加劇其大量原始熱量輻射到太空。這層薄薄的地幔也可以部分解釋為什么火星在其歷史的前7億年失去了保護磁場。地球的磁場是由液態(tài)外核內(nèi)的鐵鎳電流循環(huán)驅(qū)動的，而火星也有類似的環(huán)流，但其內(nèi)部的快速冷卻導(dǎo)致這些電流被阻塞，磁場也就消失了。

　　由于沒有磁場來保護火星免受太陽輻射的影響，火星的大氣層就像五彩的紙屑一樣被吹走。曾經(jīng)出現(xiàn)在它表面的水——如果它沒有被下面的巖石吸收的話——就會流進太空，把火星最終變成了一個寒冷的、受輻射的沙漠。

　　“洞察”號還探測到了火星的核心。它的半徑為1140英里，比科學(xué)家預(yù)期的要大。它的密度也不高，這是“迄今為止我們發(fā)現(xiàn)的最有趣的結(jié)果之一，”汗博士說。

　　地球核心的密度相當(dāng)大，因為地球比火星大得多，所以重量都被地核擠壓在一起。由于火星很小，預(yù)計它的核心壓縮程度會稍低一些。但是“洞察”號發(fā)現(xiàn)它的密度只有地球的一半，這意味著火星的核心一定是由不同的物質(zhì)組成的。和地球一樣，它仍然含有大量的鐵和鎳，但也含有相當(dāng)一部分較輕的元素，如氧、碳、硫和氫。

　　仍有很多謎團尚未解開

　　盡管人類通過火星地震勘測第一次成功了解其深層結(jié)構(gòu)，但仍有許多問題待解答。目前還沒有探測到足以穿過火星核心的強大震動波，所以科學(xué)家不知道火星是否和地球一樣有一個堅固的內(nèi)核。目前只能確定，火星有一個液態(tài)的外核——盡管與地球相比，它更像泥漿，移動緩慢。

　　“洞察”號的科學(xué)考察已延長至2022年12月，因此，隨著更多研究，謎團會漸漸解開。不過，“洞察”號的太陽能電池板上堆積的灰塵可能會在一年內(nèi)“殺死”這輛功勛卓著的火星車。

　　不論如何，“洞察”號已經(jīng)是火星的老兵了，現(xiàn)在，更多的火星探索者紛紛成功著陸，為人類認識這個星球提供了更多可能。

　　成都商報-紅星新聞記者 范旭