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洞察号首度在火星上发现活动断层带“科柏洛斯槽沟”

从欧洲太空总署(ESA)火星快车号(Mars Express)轨道卫星于2018年1月拍摄的这张影像中,可以看到布满陨石坑的火星表面有好几道深深的裂缝,这些裂缝

从欧洲太空总署(ESA)火星快车号(Mars Express)轨道卫星于2018年1月拍摄的这张影像中,可以看到布满陨石坑的火星表面有好几道深深的裂缝,这些裂缝是位于火星赤道附近科柏洛斯槽沟系统的一部分。 IMAGE BY ESA

科柏洛斯槽沟(Cerberus Fossae)的断裂穿过了早已存在的山丘和陨石坑,显示这个系统相对较为年轻。 科学家认为它大约在1000万年前形成。 科学家利用

科柏洛斯槽沟(Cerberus Fossae)的断裂穿过了早已存在的山丘和陨石坑,显示这个系统相对较为年轻。 科学家认为它大约在1000万年前形成。 科学家利用火星快车号轨道卫星上立体相机的数据,形成了这个角度的照片。 IMAGE BY ESA, DLR, FU BERLIN

(神秘的地球uux.cn报道)据美国国家地理(撰文:MAYA WEI-HAAS 编译:邱彦纶):火星上的隆隆地震源自科柏洛斯槽沟(Cerberus Fossae),显示这个地质年轻的区域仍在活动并断裂。

远在上千万公里之外,一部机器人地质学家独自伫立在火星尘土飞扬的地表,倾听着地下微弱的地震回波。 它量测火星脉搏的手指非常灵敏,能够拾取狂风的呼唤、尘卷风的低吼、火星构造裂缝的咯吱声,以及许多其他在行星内部跳跃的隆隆巨响。

虽然这些讯号大多都是模糊不清的杂音,但其中有两种声音特别清晰而明显,让科学家能够追溯讯号的起源:我们在火星上发现的第一个活动断层带。

在最近的美国地球物理联盟(American Geophysical Union)会议上,美国航天总署(NASA)洞察号(InSight)登陆器提供了相关数据。 根据这些数据,这些所谓的「火星震」(marsquake)规模约为3到4之间。 虽然这两次地震依照地球上的标准都算是小地震,但以我们目前在火星上发现的地震来说,规模可算是相当大的。 科学家追查发现,这两次地震都源自名为科柏洛斯槽沟的区域,这一连串深层裂缝位于洞察号着陆点以东约1600公里处。

这项研究的结果即将发表于经同侪审查的学术期刊上,洞察号团队相关的科学家拒绝在出刊之前发表评论。 但在数百万公里之外,竟存在活跃断层带的这个消息,已经引起地球上科学家的热烈讨论。

「我们所有预测和试图解释火星有多么活跃的模型,现在都能以这个测量结果作为基准了,」 并未参与洞察号团队的北卡罗来纳州立大学( North Carolina State University )行星地质学家保罗. 柏恩(Paul Byrne)表示: 「多了这些数据之后,火星在我们的眼中变得更加活跃了。 」

至于这个发现会如何影响人类未来定居火星的决定,目前仍不太清楚。 谭雅. 哈里森(Tanya Harrison)是一位专门研究火星的行星科学家,目前在卫星公司「行星联邦」(Planet Federal)担任科学计划负责人。 她表示这种活动显示火星上或许存在可利用的地热能来源,而感觉像是大卡车轰隆隆经过的地震晃动,可能会对敏感的科学仪器造成影响。 但柏恩指出,整体而言,其他险境或许会让未来的火星探险面临更多风险。

至于当下,火星震对仍在执行任务的洞察号来说是充满希望的讯号,因为洞察号的目标是要揭开火星目前的构造活动,并利用微小的振动来测绘火星的内部情形──就像是用超音波探测人体的内部那样。

「这对火星科学来说,意义相当重大,」哈里森表示,「这真是太让人兴奋了。 」

地质裂缝

2018年11月,机器人探测器洞察号登录火星,上面搭载着「据我所知当时地球最灵敏的地震仪」──东京工业大学(Tokyo Institute of Technology)地球生命研究所(Earth-Life Science Institute)的全球地震学家克莉斯汀. 霍泽(Christine Houser)如此表示。 它不仅能探测到「地壳的每一次咯吱声和呜咽声」,还能捕捉大气环境的各种变化。 配套的探测器可以测量大气气压、风速、温度等数据,帮助分辨侦测到的讯号是否为火星震。

虽然到目前为止,洞察号地震仪所侦测到的大部分都是呼啸的风声,但在日落后几个小时,狂风渐渐平息了下来,出现了其他的讯号。 洞察号在2019年4月6日,首次探测到火星内部传来的地震隆隆声,而不是火星表面的吵杂声。

从那时候开始,地震发生的次数愈来愈频繁,目前已经侦测到300多次,但我们还需要进行更多监测,才能找出背后的原因。

科学家也不太确定,究竟是什么机制产生火星内部的隆隆巨响。 在地球上,地震往往源于永不停歇的板块运动。 相互推挤的板块在地壳中不断累积压力,有时压力达到临界点,这时候地面就会忽然移动,以地震的形式产生摇晃。

但是火星上并没有板块构造。 在火星形成之初,这颗行星就是一团灼热的熔岩,最后冷却下来,在岩石地函周围形成了静态地壳,但我们还不清楚火星内部的温度目前有多高。 虽然火星表面的火山也曾喷发熔岩,但火山活动早就沉寂已久。 不过科学家怀疑,岩浆囊(magma pocket)可能仍在地表下方徘徊,而静态地壳就像是个盖住冒出热气咖啡的盖子似的,保留了火星形成之初所留下的热量,霍泽解释道。

在这种情况下,某些火星震可能源自于这颗岩石星球的持续冷却收缩。 这种压缩会在逆冲断层(thrust fault)中让地表出现裂缝。 所谓的逆冲断层,是指一块岩体被推挤到另一块岩体的上方。 此外,火星地表下方挤压出的岩浆或水,也可能会造成火星震。

来自地表下方的咯咯声

柏恩表示,如果没有洞察号团队提供的最新数据,我们仍不清楚最近科柏洛斯槽沟如此活跃的背后原因,但这个区域的历史提供了一些线索。

科学家认为科柏洛斯槽沟是火星上最年轻的断层带之一,形成的时间距今不到1000万年。 深谷利落地穿过许多坑坑疤疤的古代陨石坑,锐利而几近垂直的谷壁尚未随着时间的流逝而磨损,这足以证明科柏洛斯槽沟还相当年轻。 最近的地质活动也留下了一些痕迹:此区域周围有不少巨石被晃离了原来的位置,在火星尘埃里留下了移动的痕迹。

这些深层的裂缝可能源自于上升的岩浆团,或许与西北方高耸且可能处于休眠状态的火山有关)。 这些火山迫使地形延展并产生破裂,有些断裂的地形本身似乎也曾喷发出大量的熔岩。

加州大学圣塔克鲁兹分校(University of California, Santa Cruz)行星科学家米莎. 克雷斯拉夫斯基(Misha Kreslavsky)并未参与洞察号的研究,她在电子邮件中表示:「探测到的地震事件显示裂隙可能仍正在形成之中。 」

柏恩推测,地表的其他裂缝是洪水冲刷的结果,也有可能是这个区域下方存在某种类型的水,因此导致地震发生。 不过,他也认为岩浆是罪魁祸首的可能性最大。

不过,无论造成地震的原因是什么,火星震都带来了令人兴奋的线索,暗示科柏洛斯槽沟可能仍在活跃中。 「这个区域的历史仍在持续进行中,」柏恩说:「简直让人目瞪口呆! 」




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