地震数据提示在火星表面下可能有一个值海洋的水

By Keith Cooper published 1 hour ago

Mars

火星内部的地震读数强烈提示地下6至12英里埋藏着大量的水。

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从维京轨道器数据汇编的火星色提斯（Syrtis）主要区域的马赛克。 (Image credit: NASA Space Science Data Coordinated Archive)

来自美国宇航局洞察号着陆器地震数据的新分析已经来揭示支持火星地下深处液态水可能性的有说服力的新证据。

2024年，研究人员提出这颗红色星球的地下深层特别是7.1至12.4英里（11.5至20公里）以下之间被液态水浸泡，一个他们基于火星地震期间探测到的地震波速度的结论。

现在，广岛大学的和日本海洋地球动力学研究所的的研究人员片山（Ikuo Katayama）和赤松（Yuya Akamatsu）已经发现了支持火星深处内部液态水这一说法的证据。片山在一份声明中说，“许多研究提示数十亿年前古火星上水的存在。但我们的模型表明今天的火星上液态水的存在” 。

与之前的研究一样，这项新研究基于被内部结构地震实验（SEIS）仪器收集的地震数据，该仪器是洞察号使命的部分，该使命于2018年至2022年之间在这颗红色行星的表面上运行。

内部结构地震实验是从来在火星上运行的第一个地震仪，它对从火星地震发放的三种不同类型的地震波是敏感的。这些是：来回振荡的P波类似于声波的旅行方式；垂直于波旅行方向上下振荡的S波；以及沿着火星表面旅行的表面波，类似于一个池塘中的涟漪。

这项新的研究集中在地下P波和S波上。P波是更快的地震波，而S波是较慢的不能穿过水旅行，因为液体不许可这种垂直于运动的振荡。测量这两种不同类型地震波的地震仪能基于它们的信号多强和它到达地震仪要用的时间帮助揭示这些波所穿过的地下介质（如水或岩石）的密度和成分。

一张描绘不同地震波如何跨火星的图表。 (Image credit: Ikuo Katayama)

记住这一点，片山和赤松磨练了地震数据中的两个过渡区域，在6.2至12.4英里（10和20公里）的深度，在这颗红色星球内部的属性出现突然变化的地方，非常接近先前研究声称已经发现液态水证据的地方。

此前，地球物理学家已经争论这些过渡代表上方火山物质和来自下方埋的撞击甩出物之间的差异，以及一个从多孔岩石（即充满裂缝和空洞）到12英里（20公里）深的固体岩石的变化。

但片山和赤松说，有不止这个的东西。按照他们的由内部结构地震实验检测到的P波和S波的分析，在多孔岩石中有水，填充了6至12英里（10至20公里）之间深的裂缝和空洞。

洞察号在火星地面上的地震仪，由着陆器上的相机拍摄。 (Image credit: NASA/JPL–Caltech.)

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为基于地震数据检验他们的假设，两位研究人员对来自瑞典莱达霍尔姆的辉绿岩（一种火成岩也称为辉绿岩）进行了测试。这些岩石对火星岩石是最好的陆地类似物之一，片山和赤松发现了在潮湿条件下，辉绿岩岩石返回了就像被内部结构地震实验探测到一样的相似的地震签名。

之前的研究估计火星地下深处可能由足够的水覆盖一个0.62至1.24英里（1至2公里）深之间的全球海洋表面。片山说，如果证实如此多的液态水的存在可能提示“存在微生物活动”的可能性。

不幸的是用目前的技术我们不能到达那片水，也不能到达那里可能存在的任何生命。直到我们能为止，火星的奥秘及它的水将仍然暂时被埋藏。

片山和赤松的研究发表在 Geology杂志上。