一项新的研究表明,火星地下有多层

利用地震数据收集地震仪(内部结构地震实验)仪器洞察力(利用地震调查、大地测量和热传输进行内部探测)着陆器,行星研究人员首次解决了火星浅层地下约200米(656英尺)深的问题。他们的结果发表在该杂志上自然通讯,表明熔岩流之间夹着一层浅层的沉积层。

这幅艺术家的印象展示了美国宇航局的洞察号着陆器在Homestead Hollow,一个小陨石坑;r型地震检波器是着陆器前方地面上的浅色半球;它下面的地面由沙质风化层组成,上面是交替的沉积物层(橙黄色)和玄武岩,即以前的熔岩流(棕色)。图片来源:Géraldine Zenhäusern / ETH Zürich。

这幅艺术家的印象展示了美国宇航局的洞察号着陆器在Homestead Hollow,一个小陨石坑;r型地震检波器是着陆器前方地面上的浅色半球;它下面的地面由沙质风化层组成,上面是交替的沉积物层(橙黄色)和玄武岩,即以前的熔岩流(棕色)。图片来源:Géraldine Zenhäusern / ETH Zürich。

来自苏黎世联邦理工学院的Cédric Schmelzbach博士和他的同事们说:“火星一直是大量行星科学任务的目标,包括近地飞行、轨道飞行器、着陆器和漫游车,这些任务专注于表面和大气遥感以及表面地球化学和矿物学。”

“美国宇航局的洞察号是第一个使用地震方法专门针对地下的任务,部署了一个非常宽带地震仪:SEIS。”

“SEIS的主要目标是探测火星以量化火星的地震活动,并推断火星各尺度的内部结构。”

在这项研究中,Schmelzbach博士和合著者使用SEIS数据来检查浅层地下极乐世界平原位于火星赤道以北的一片平坦的平原。

就在地表下方,他们发现了一层以砂质物质为主的风化层,厚度约为3米(9.8英尺),上面是一层15米(49英尺)厚的粗糙块状喷出物——陨石撞击后喷出的岩石块,然后回落到地表。

在这些顶层之下,他们发现了大约150米(492英尺)的玄武岩,即冷却和凝固的熔岩流,这在很大程度上与预期的地下结构一致。

然而,在这些熔岩流之间,从大约30米(98英尺)深的地方开始,研究人员发现了另一层30到40米(98-131英尺)厚的低地震速度层,这表明它含有较弱的沉积物质相对于较强的玄武岩层。

为了确定较浅熔岩流的年代,科学家们利用了现有文献中的火山口数。

他们发现,较浅的熔岩流大约有17亿年的历史,形成于亚马逊时代。亚马逊时代是火星上的一个地质时代,其特征是陨石和小行星撞击的频率较低,环境寒冷、极度干旱,大约始于30亿年前。

相比之下,沉积层下面更深的玄武岩层形成的时间要早得多,大约36亿年前的西方时期,当时的特征是广泛的火山活动。

该研究小组提出,具有低火山速度的中间层可能是由夹在西方玄武岩和亚马逊玄武岩之间的沉积层,或在亚马逊玄武岩本身内的沉积层组成。

科隆大学(University of Cologne)本斯伯格天文台(Bensberg Observatory)的研究员布里吉特·纳普迈耶-恩德隆(Brigitte Knapmeyer-Endrun)博士说,“虽然这些结果有助于更好地理解极乐世界平原的地质过程,但与着陆前的模型进行比较,对未来的着陆任务也有价值,因为它有助于改进预测。”

“需要了解浅层地下的特性,以评估其承载能力和漫游车的通过能力等。”

“此外,关于浅层地下分层的细节有助于了解哪里可能还含有地下水或冰。”

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m . Hobiger.2021.通过环境振动反演,洞察号着陆点火星的浅层结构。Nat Commun12, 6756;doi: 10.1038 / s41467 - 021 - 26957 - 7

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