賓州州立大學的科學家正在研究利用火星地震產生的地震電波訊號來辨識火星深層地下水。這項技術以探測地震波產生的電磁場為基礎，可以為了解火星含水層和水的分佈提供新的視角。

研究人員正在探索利用來自火星地震的地震電波訊號來探測火星地下水的可能性，這種方法受到地球上類似技術的啟發，但針對火星的獨特條件進行了調整。這種捕捉地震波穿過含水層時產生的電磁訊號的方法可以揭示火星地表深處隱藏的水源，有可能徹底改變我們對火星上的水及其分佈的認識。圖片來源：NASA/JPL-Caltech美國國家航空暨太空總署/JPL-加州理工學院

如果火星上現在有液態水的話，可能會因為埋藏太深而無法用地球上的傳統方法探測到。不過，賓州州立大學的科學家認為，一種涉及分析火星地震（火星上的地震）的新技術可能會帶來突破。

地震穿過地下蓄水層時，會產生電磁訊號。在發表於《行星研究》（JGR Planets）的一項研究中，研究人員展示了這些訊號如何可能揭示火星地表下幾英里處是否有水。主要作者諾蘭-羅斯（Nolan Roth）是賓州州立大學地球科學系的博士候選人，他認為這種方法可以為分析未來的火星任務數據鋪平道路。

美國國家航空暨太空總署（NASA）的”洞察”（InSight）火星著陸器拍攝的最後一張照片顯示，2022 年，著陸器上的地震儀在這顆紅色星球的表面工作。科學家小組建議，利用登陸器上的地震儀和磁力儀的數據，可以幫助揭示火星地表深處是否有液態水。圖片來源：NASA/JPL-Caltech

火星地震探測地下水的潛力

羅思說：「科學界有一種理論，認為火星曾經有海洋，在其歷史進程中，所有的水都消失了。但有證據表明，一些水被困在地表下的某個地方。只是我們還沒有找到。

如果科學家想在地球上找到水，他們可以使用地面穿透雷達等工具來繪製地下地圖。但科學家說，這種技術在地表下數英里處無效，而火星上的水可能就在這個深度。

相反，研究人員建議採用一種新穎的地震電法，這是一種較新的技術，用於非侵入性地描述地球地下的特徵。當地震波穿過地下含水層時，岩石和水運動方式的差異會產生電磁場。研究人員表示，地表的感測器可以聽到這些訊號，從而揭示含水層的深度、體積、位置和化學成分等資訊。

火星地震訊號的優勢

羅思說：「如果我們聆聽在地表下移動的火星地震，如果它們穿過水，就會產生這些奇妙、獨特的電磁場訊號。這些訊號可以診斷出火星上目前的、現代的水」。

在水資源豐富的地球上，使用這種方法識別活躍的含水層具有挑戰性，因為即使在含水層之外的地下也有水存在，當地震波穿過地層時會產生其他電訊號。科學家說，必須將這種背景噪音與含水層訊號分離，才能準確地辨識和描述含水層。

賓州州立大學地球科學副教授、羅斯的顧問和合著者朱鐵元說：”在火星上，近地表肯定是乾燥的，不需要這樣的分離。與地球上經常出現的地震電波訊號不同，火星表面自然地消除了噪音，暴露出有用的數據，使我們能夠確定幾個含水層的特性”。

在研究中模擬火星地下

研究人員創建了一個火星地下模型，並添加了含水層，以模擬地震電法的性能。他們發現，他們可以成功地利用這項技術來分析含水層的細節，包括含水層的厚度或厚度，以及含鹽量等物理和化學特性。

羅斯說：『如果我們能夠理解這些訊號，我們就能回過頭來描述含水層本身的特徵。這將為我們提供比以往任何時候都更多的限制因素，幫助我們了解今天火星上的水以及它在過去40 億年中的變化情況。

利用火星上的現有數據和工具

羅斯說，未來的工作將–令人驚訝地–涉及分析已經在火星上收集到的數據。

美國國家航空暨太空總署於2018年發射的”洞察”號登陸器向火星運送了一個地震儀，該地震儀一直在監聽火星地震並繪製地下地圖。然而，地震儀很難將水與氣體或密度較低的岩石區分開來。

不過，這次任務還包括一個磁力計，作為幫助地震儀的診斷工具。科學家說，將磁力計和地震儀的數據結合起來，可以發現地震電波訊號。

研究人員說，在未來的美國國家航空暨太空總署任務中派出專門的磁強計進行科學實驗，可能會取得更好的結果。

“這不應該僅限於火星–例如，這項技術有潛力測量木星衛星上冰海洋的厚度。”我們想向社會傳遞的信息是，有這樣一種前景廣闊的物理現象–過去較少受到關注–可能在行星地球物理學方面具有巨大的潛力”。

編譯自/ scitechdaily