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新的研究發現，火星的液態鐵核心比先前認為的更小更致密

時間：2025-12-05 06:38:39 來源：網絡整理編輯：知識

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對InSight任務記錄的火星地震數據的分析顯示，火星的液態鐵核心被150公里厚的熔融硅酸鹽層所包圍，因此其核心比以前提出的更小更致密。鳴謝:uux.cn/藝術品:Thibaut Roger，NCCR 深圳模特包夜（微信180-4582-8235）提供一二線城市可以真實可靠快速安排30分鐘到達

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（神秘的更小更地球uux.cn）據蘇黎世聯邦理工學院（芭芭拉·沃納伯格）：四年來，美國宇航局的研究InSight著陸器用地震計記錄了火星上的震動。蘇黎世聯邦理工學院的發現研究人員收集并分析了傳輸到地球的數據，以確定地球的火星核心內部結構?！半m然這項任務在2022年12月結束，態鐵但我們現在發現了一些非常有趣的比先事情，”蘇黎世聯邦理工學院地球科學系的更小更深圳模特包夜（微信180-4582-8235）提供一二線城市可以真實可靠快速安排30分鐘到達高級科學家阿米爾·可汗說。
對記錄的研究地震進行分析，結合計算機模擬，發現描繪出了一幅新的火星核心地球內部圖像。夾在火星液態鐵合金核心和固態硅酸鹽地幔之間的是一層大約150公里厚的液態硅酸鹽(巖漿)。“地球沒有像那樣完全熔融的硅酸鹽層，”汗說。
這一發現現在發表在《自然》雜志上，與巴黎地球物理研究所的亨利·塞繆爾領導的一項研究一起，使用互補的方法得出了類似的結論，也提供了關于火星內核大小和組成的新信息，解決了研究人員迄今無法解釋的一個謎。
對最初觀察到的火星地震的分析表明，火星地核的平均密度一定比純液態鐵的密度低得多。例如，地球的核心由大約90%重量的鐵組成。
像硫、碳、氧和氫這樣的輕元素加起來大約占總重量的10%。對火星核心密度的初步估計顯示，它由更大份額的輕元素組成——重量百分比約為20%?！斑@代表了一個非常大的光元素補充，近乎不可能。蘇黎世聯邦理工學院地球科學系的博士后研究員黃東陽說。
更少的光元素
新的觀測表明，火星內核的半徑已經從最初確定的1800-1850公里范圍減小到1650-1700公里范圍內的某個地方，這大約是火星半徑的50%。如果火星內核比先前認為的要小，但質量相同，那么它的密度就更大，因此包含的輕元素也更少。根據新的計算，按重量計算，輕元素的比例下降到9%到14%之間。
“這意味著火星核心的平均密度仍然有點低，但在典型的行星形成場景中不再令人費解，”蘇黎世聯邦理工學院地球科學系助理教授兼國家行星研究能力中心(NCCRs)成員Paolo Sossi說。
火星核心包含大量輕元素的事實表明，它肯定形成得非常早，可能是在太陽仍然被星云氣體包圍的時候，輕元素可能從星云氣體中積累在火星核心中。
最初的計算是基于InSight著陸器附近發生的震動。然而，在2021年8月和9月，地震儀記錄了火星對面的兩次地震。其中一個是由隕石撞擊造成的。“這些地震產生了穿過地核的地震波，”蘇黎世聯邦理工學院地球科學系的博士生塞西莉亞·杜蘭解釋道。
"這讓我們能夠照亮核心."相比之下，在早期的火星地震中，地震波在地核-地幔邊界被反射，沒有提供關于這顆紅色星球最深處的信息。由于這些新的觀察，研究人員現在已經能夠確定大約1000公里深度的流體核心的密度和地震波速度。
超級計算機模擬
為了從這些輪廓中推斷材料的成分，研究人員通常將數據與含有不同比例輕元素(S、C、O和H)的合成鐵合金進行比較。在實驗室中，這些合金暴露在相當于火星內部的高溫和高壓下，允許研究人員直接測量密度和地震波速度。
然而，目前大多數實驗都是在地球內部的普遍條件下進行的，因此不能立即應用于火星。因此，蘇黎世聯邦理工學院的研究人員采取了不同的方法。他們在瑞士盧加諾的瑞士國家超級計算中心(CSCS)進行量子力學計算，計算出各種合金的屬性。
當研究人員將計算的剖面與他們基于InSight地震數據的測量進行比較時，他們遇到了一個問題。結果發現，沒有鐵-輕元素合金同時符合火星核心頂部和中心的數據。舉例來說，在地核與地幔的交界處，鐵合金所含的碳比地核內部要多得多。
“我們花了一段時間才意識到，我們以前認為是外部液態鐵核心的區域根本不是核心，而是地幔的最深處，”黃解釋說。為了支持這一點，研究人員還發現，在核心最外面150公里處測量和計算的密度和地震波速度與液態硅酸鹽一致，液態硅酸鹽是構成火星地幔的固態物質。
對早期地震的進一步分析和額外的計算機模擬證實了這一結果。唯一令人遺憾的是，布滿灰塵的太陽能電池板和由此導致的電力不足使得InSight著陸器無法提供更多數據，這些數據本可以揭示火星內部的組成和結構。“然而，InSight是一次非常成功的任務，為我們提供了許多新的數據和見解，這些數據和見解將在未來幾年進行分析，”Khan說。

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