一項新的研究發現了對火星中心的液體核心的耐人尋味的見解，進一步了解了這個星球的形成和演變。這項由布里斯托爾大學領導並發表在《美國國家科學院院刊》上的研究，揭示了有史以來第一次探測到的進入火星核心的聲波。從這種被稱為地震波的聲能中進行的測量表明，其液態核心的密度和體積比以前認為的略小，並由鐵和許多其他元素的混合物組成。

這些發現更加引人注目，因為這項研究任務最初只計劃持續一個多火星年（兩個地球年）。儘管火星風暴加速了灰塵的積累並減少了NASA InSight火星登陸器的動力，但NASA延長了它的停留時間，因此地球物理數據，包括火星地震的信號，繼續被收集到去年年底。

主要作者、布里斯托爾大學地球科學高級講師傑西卡-歐文博士說：”額外的任務時間肯定得到了回報。我們已經首次觀察到地震波在火星核心中的傳播。兩個地震信號，一個來自非常遙遠的火星地震，一個來自火星遠方的隕石撞擊，使我們能夠用地震波探測火星核心。我們實際上一直在傾聽穿越另一個星球的心臟的能量，現在我們已經聽到了它。”

InSight任務的地震儀（洞察號）雖然被幾年的火星塵埃所覆蓋，但還是能夠捕捉到來自火星遠方的地震事件的記錄。美國宇航局的InSight火星登陸器使用其安裝在登陸器上的儀器背景相機（ICC）獲得了登陸器前方區域的這一圖像。資料來源：NASA/JPL-Caltech

“這些對火星核心彈性特性的首次測量有助於我們研究其組成。它不僅僅是一個鐵球，還含有大量的硫，以及其他元素，包括少量的氫。”

研究小組利用美國宇航局InSight登陸器的數據，這是一個旨在探測火星內部的機器人航天器，用來比較穿越火星核心的地震波和穿越火星較淺區域的地震波，並建立火星內部屬性模型。

InSight登陸器於2018年在火星表面部署了一個寬幅地震儀，可以探測地震事件，包括火星地震和隕石撞擊。包括地震學家、地球動力學家和礦物物理學家在內的多學科科學家團隊，利用對位於地震儀對面半球的兩個地震事件的觀察，測量了通過核心的地震波相對於留在地幔中的地震波的傳播時間。

歐文博士說：”所謂的’遠方’事件，指的是那些位於地球對面的InSight的事件，本質上更難探測，因為當波穿過地球時，大量的能量會損失或轉移。我們需要運氣和技巧來發現，然後利用這些事件。在火星運行的第一年，我們沒有探測到任何遠處的事件。如果任務在那時結束，這項研究就不可能發生。”

“第976次火星地震是這次任務中發現的最遙遠的事件。第二個遠方事件，S1000a–在行動的第1000天檢測到的第一個事件–特別有用，因為它被證明是一個隕石撞擊，我們在整個星球上都聽到了它的聲音，所以我們知道地震信號來自哪裡。這些事件是在火星地震局（MQS）在數百天的火星數據上磨練了他們的技能之後發生的；然後需要整個洞察團隊的大量地震學專業知識，才能從著陸器記錄的複雜地震圖中找出這些信號。”

作者利用這些測量結果建立了描述核心物理特性的模型，包括其大小和彈性波速。結果表明，火星的核心比以前的估計略微密集和小，半徑約為1780-1810公里。這些發現與火星核心具有相對較高比例的鐵合金輕元素是一致的，包括豐富的硫和少量的氧、碳和氫。

共同作者、美國馬里蘭大學學院公園分校地質學副教授Ved Lekic說：”探測和了解穿越另一個星球核心的波是令人難以置信的挑戰，反映了來自多個國家的數百名科學家和工程師幾十年的努力。我們不僅要利用複雜的地震分析技術，而且還要利用InSight團隊的專業知識，部署關於高壓和高溫如何影響金屬合金屬性的知識。”

歐文博士補充說：”新的結果對於理解火星的形成和演化與地球的形成和演化有何不同非常重要。關於紅色星球的形成條件和構件的新理論將需要能夠與這項新研究所揭示的核心的物理特性相匹配”。

傑西卡-歐文博士和共同作者、布里斯托爾大學的地震學家安娜-霍爾斯頓博士得到了英國航天局的資助。