地震訊號表明，火星每年會被大約300 顆籃球大小的隕石撞擊，這為確定行星表面的年代提供了一種新工具。參與美國國家航空暨太空總署（NASA）”洞察者”（InSight）任務的科學家發現，火星遭受的隕石撞擊遠比以前想像的要多，每年遭受的重大撞擊次數從280次到360次不等。

InSight任務的最新發現顯示，火星每年經歷280至360次重大隕石撞擊，遠遠超過了先前根據衛星影像做出的估計。這種地震方法為確定火星和其他行星表面的日期提供了一種新方法。圖片來源：NASA / JPL – Caltech

這個新的認識源自於InSight 的地震儀所捕捉到的地震數據，這些數據為確定整個太陽系行星表面的年代提供了一種更有效的方法。

這項新研究由倫敦帝國學院和蘇黎世聯邦理工學院的科學家領導，是美國國家航空航天局（NASA）”洞察”號（InSight）任務的一部分，它揭示了隕石撞擊造成的”火星地震”在火星上發生的頻率。

研究人員發現，火星每年要經歷大約280 到360 次隕石撞擊，產生的隕石坑直徑超過8 米，震撼著這顆紅色星球的表面。

這些火星地震是由InSight的”地震儀”（一種能夠測量最輕微地面運動的儀器）探測到的，其發生率超過了先前根據火星表面衛星影像做出的估計。

這些隕石坑是2021 年9 月5 日流星體撞擊火星形成的，是美國太空總署的InSight 首次探測到的。這張由美國宇航局火星勘測軌道飛行器拍攝的增強彩色圖像用藍色突出顯示了被撞擊擾動的塵埃和土壤，以便讓人眼更清楚地看到細節。圖片來源：NASA/JPL-Caltech美國太空總署/JPL-加州理工學院/亞利桑那大學

研究人員說，這些地震數據可能是測量隕石撞擊率的更好、更直接的方法，可以幫助科學家更準確地確定太陽系行星表面的日期。

該研究的共同第一作者、倫敦帝國學院地球科學與工程系副研究員納塔利婭-沃伊奇卡博士（Dr. Natalia Wojcicka）說：”通過使用地震數據來更好地了解隕石撞擊火星的頻率以及這些撞擊是如何改變火星表面的，我們可以開始拼湊出這顆紅色行星的地質歷史和演變時間表。

“你可以把它想像成一種’宇宙時鐘’，幫助我們確定火星表面的日期，或許還能進一步確定太陽係其他行星的日期。”

這項研究發表在今天（6 月28 日）出版的《自然-天文學》雜誌。

拼貼圖顯示美國太空總署”洞察”號（InSight）登陸器上的地震儀首先探測到的三顆流星體撞擊，隨後被該局的火星勘測軌道器使用其HiRISE 相機捕捉到。圖片來源：NASA/JPL-Caltech/亞利桑那大學

多年來，科學家一直利用火星和其他行星表面的隕石坑數量作為”宇宙時鐘”來估算行星的年齡–較老的行星表面比較年輕的行星表面有更多的隕石坑。

為了用這種方法計算行星年齡，科學家傳統上使用基於月球上的隕石坑的模型來預測不同大小的隕石撞擊隨著時間推移的速度。要將這些模型應用到火星上，需要根據大氣層如何阻止最小的撞擊物撞擊火星表面，以及火星的大小和在太陽系中的位置的不同進行調整。

對於寬度小於60 公尺的小隕石坑，火星科學家也能夠利用衛星影像觀察新隕石坑形成的頻率，但透過這種方法發現的隕石坑數量遠低於預期。

藝術家描繪的在火星表面運行的InSight 著陸器。 InSight是”利用地震勘測、大地測量學和熱傳輸進行內部探測”的簡稱，它是一個著陸器，旨在對火星進行自45億年前形成以來的首次徹底檢查。圖片來源：NASA/JPL-Caltech

這項新研究是了解火星地震活動和內部結構的”洞察者”（InSight）任務的一部分，研究人員發現了一種以前從未認識到的地震信號模式，這是隕石撞擊產生的。與典型的地震訊號相比，這些訊號的高頻波比例更大，而且還具有其他特徵，因此被稱為”極高頻”火星地震。

研究人員透過觀察衛星影像捕捉到的新形成的隕石坑，發現流星體撞擊的速度高於先前的估計，並且與月球表面隕石坑的推斷數據一致。

這凸顯了先前的模型和估計的局限性，以及需要更好的模型來了解隕石坑的形成和隕石對火星的撞擊。

為了解決這個問題，科學家團隊利用美國太空總署的InSight登陸器及其極其靈敏的地震儀SEIS來記錄可能由隕石撞擊引起的地震事件。

SEIS 偵測到了這些頻率極高的火星地震所特有的地震特徵，研究人員發現這些特徵顯示是流星體撞擊，與其他地震活動不同。

利用這種新的撞擊探測方法，研究人員發現了比衛星成像預測更多的撞擊事件，特別是對於產生只有幾公尺寬隕石坑的小型撞擊。

研究報告的合著者、倫敦帝國學院地球科學與工程系的加雷思-柯林斯教授說：”事實證明，SEIS儀器在探測撞擊方面取得了令人難以置信的成功–如果我們想了解撞擊發生的頻率，聆聽撞擊似乎比尋找撞擊更有效。

研究人員認為，在未來的登陸器上部署更小、更經濟實惠的地震儀，可以進一步加深我們對火星撞擊率和內部結構的了解。這些儀器將幫助研究人員探測到更多的地震訊號，為了解火星和其他行星的隕石撞擊及其內部結構提供更全面的資料集。

沃伊奇卡博士說：「為了了解行星的內部結構，我們使用了地震學。這是因為當地震波穿過或反射行星地殼、地函和地核中的物質時，它們會發生變化。透過研究這些變化，地震學家可以確定這些層是由什麼構成的，有多深。

“在地球上，透過查看遍布全球的地震儀的數據，你可以更容易地了解我們星球的內部結構。然而，火星上只有一個–SEIS。為了更好地了解火星的內部結構，我們需要更多分佈在火星上的地震儀。

除了發表在《自然-天文學》上的新研究之外，該團隊還參與了今天發表在《科學進展》上的另一項研究，該研究利用”洞察”號記錄的圖像和大氣信號來估算火星上撞擊發生的頻率。儘管採用了不同的方法，但這兩項研究都得出了類似的結論，從而加強了整體研究結果。

編譯自/ ScitechDaily