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編譯：賀柏翔

校對：牧夫天文校對組

后期：胡永葳

責任編輯：王啟儒

最新研究表明，隕石撞擊火星的影響比我們預想的更為深遠，甚至可能撼動了它的核心

研究綜合NASA“洞察號”（InSight）任務和火星勘測軌道飛行器（Mars Reconnaissance Orbiter, MRO）的數據。2018年，“洞察號”降落在火星的埃律西昂平原（Elysium Planitia），并攜帶了首個火星專用測震儀。在四年的任務中，它捕捉到了1300多次“火星震”（以下又或稱“地震”，其他名詞類同），其中少數由隕石撞擊引發，為科學家提供了寶貴的研究素材。

隕石對火星的撞擊

Image credit:NASA

一次遙遠的撞擊

與地球類似，地震波為研究火星內部結構提供了重要線索。2022年，MRO在亞馬遜平原（Amazonis Planitia）發現了一個新隕石坑。真正讓科學家們興奮的是，他們首次在刻耳柏洛斯塹溝群（Cerberus Fossae）區域發現了與“洞察號”探測的地震結果相關的撞擊事件。該區域距離“洞察號”著陸點約1640公里（1019英里），相當于從北京到廣州的距離。

這個21.5米長的隕石坑（相當于一輛半掛卡車的長度）讓科學家們感到意外。通常認為，火星地殼會削弱遠距離撞擊的影響，就像一層厚厚的海綿吸收震動。然而，撞擊產生的地震波通過“地震高速公路”更直接地傳播，穿透了火星更深的地幔，直達其核心。

這一發現可能顛覆我們對火星內部結構的現有認知。NASA噴氣推進實驗室（NASA-JPL）的安德魯·古德（Andrew Good）表示：“火星內部的組成以及撞擊產生的地震波如何傳播是一個關鍵因素”。他還提到，NASA未來幾年計劃在月球上安裝測震儀，為類似研究提供更多數據。

洞察號對火星地質活動檢測示意圖

Image credit:NASA

火星內部的新視角？

倫敦帝國理工學院的“洞察號”團隊成員康斯坦丁諾斯·查拉蘭博斯（Costantinos Charalambous）指出，這次撞擊改變了我們對火星地殼和上地幔的理解。此前，科學家認為地殼會捕獲大部分高頻地震能量，而深入地幔的能量會迅速消失，就像聲音在空曠的房間里逐漸消散。但新發現火星地幔傳播地震能量的能力比預想的更強，這表明其元素組成可能與早期模型不同，氧化鐵的含量被高估了。

此外，撞擊發生在刻耳柏洛斯塹溝群，這里是許多火星地震的多發區域。不同的波形可以區分由深層內部（構造）力驅動的地震活動與淺層外部（撞擊）源產生的地震信號。未來，研究團隊將重新分析“洞察號”的數據，進一步揭示火星上地幔的特征，逐步拼出火星的“內心世界”。

洞察號使用機械臂為地震儀放置擋風罩

Image credit:NASA

MRO的隕石撞擊搜尋

發現微小隕石坑的過程同樣充滿挑戰。MRO通過背景相機（Context Camera）重復拍攝火星表面，并將新圖像與既往影像對比，尋找差異。研究人員利用AI加速這一過程，自動識別新撞擊點，再通過高分辨率成像科學實驗相機（High-Resolution Imaging Science Experiment, HiRISE）進行精準觀測。這套由NASA噴氣推進實驗室開發的AI工具，已成為效率的“加速器”，幫助團隊在“洞察號”著陸點3000公里（1864英里）范圍內鎖定123個新隕石坑，其中49個與“洞察號”的地震數據高度吻合。

“如果依靠人力，這將需要數年時間，”瑞士伯爾尼大學的“洞察號”團隊成員瓦倫丁·比克爾（Valentin Bickel）說，“但借助這一工具，我們在幾天內從數萬張圖像縮小到僅剩幾張——效率提升了上千倍。”

刻耳柏洛斯塹溝群是火星地震的高發區域

Image credit:NASA

MRO發現的新隕石坑

Image credit:NASA

“洞察號”的遺產

“洞察號”任務為火星地震學和地質學研究提供了寶貴數據，尤其是測震儀取得了重要成果。但遺憾的是，其攜帶的另一臺科研儀器地熱流值探測儀（HP3）未能達到預定深度。目前洞察號任務已結束，NASA尚無后續火星地質任務探測計劃，相關研究可能要等到2030年的火星載人任務才能再次啟動·。

作為NASA、德國航天中心（DLR）和法國國家空間研究中心（CNES）的合作成果，“洞察號”盡管退役，依然為科學界帶來新的發現。每一次進展都讓我們更接近揭開火星奧秘，未來或許當人類真正踏上火星時，將會感謝這些探測器為我們鋪就的探索之路。

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