火星內(nèi)部的旋轉(zhuǎn)剖面圖，顯示了地殼、得越短
地幔和熔化的越快鐵核。(圖片來源:uux.cn/美國宇航局/JPL加州理工學(xué)院)
（神秘的白天地球uux.cn）據(jù)美國太空網(wǎng)（基思·庫珀）：根據(jù)美國宇航局InSight著陸器的新結(jié)果，隨著火星自轉(zhuǎn)的火星加快，火星一天的旋轉(zhuǎn)長度每年縮短0.75毫秒。
火星上標(biāo)準(zhǔn)的得越短一天，或稱之為“sol ”,越快是24小時(shí)37分鐘長，但是白天測量一天的長度，精確到幾分之一毫秒，火星
揭示了行星的旋轉(zhuǎn)自轉(zhuǎn)速率正在微小地加速。行星科學(xué)家并不完全確定為什么會(huì)發(fā)生這種情況，得越短但這很可能與火星質(zhì)量的越快重新分配有關(guān)，這可能會(huì)對地球的白天旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生影響，就像滑冰運(yùn)動(dòng)員拉起手臂以加快旋轉(zhuǎn)速度一樣。專家認(rèn)為，這種重新分布可能是由火星極地冰冠上的冰堆積引起的，或者是由表面本身在巨大冰川的重量下緩慢反彈引起的，這些冰川在大約40萬年前結(jié)束的世界最近的冰河時(shí)期存在于赤道緯度。
為了獲得這些令人難以置信的火星自轉(zhuǎn)速率的精確測量值，科學(xué)家們利用了無線電波。
“這是一個(gè)歷史性的實(shí)驗(yàn)，”比利時(shí)皇家天文臺的行星科學(xué)家、該發(fā)現(xiàn)的一篇新論文的主要作者塞巴斯蒂安·勒·邁斯特爾在一份聲明中說。“我們已經(jīng)花費(fèi)了大量的時(shí)間和精力為實(shí)驗(yàn)做準(zhǔn)備，并期待這些發(fā)現(xiàn)。”
美國宇航局的深空網(wǎng)絡(luò)向火星發(fā)射了一個(gè)強(qiáng)大的無線電信號，該網(wǎng)絡(luò)由世界各地的三個(gè)無線電天線組成，用于與星際任務(wù)進(jìn)行通信。該無線電信號隨后被InSight的RISE(旋轉(zhuǎn)和內(nèi)部結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn))儀器接收并反射回地球。火星的自轉(zhuǎn)給這些反射的無線電波增加了多普勒頻移。
多普勒頻移與緊急車輛的警報(bào)器在接近聽者時(shí)音調(diào)升高，在離開時(shí)又降低的效應(yīng)相同。同樣，當(dāng)InSight位于旋轉(zhuǎn)進(jìn)入視野的火星半球上時(shí)，它發(fā)出的無線電信號會(huì)多普勒頻移到更高的頻率，而當(dāng)InSight位于旋轉(zhuǎn)出視野的半球上時(shí)，信號會(huì)多普勒頻移到更低的頻率。這種多普勒頻移完全取決于自轉(zhuǎn)速率，利用它來測量地球一天的長度——精確度達(dá)到毫秒的幾分之一——并不是一項(xiàng)簡單的任務(wù)。
“我們正在尋找的是在一個(gè)火星年[687個(gè)地球日]中僅僅幾十厘米的變化，”Le Maistre說，他也是RISE的首席研究員。“在我們看到這些變化之前，需要很長時(shí)間和大量數(shù)據(jù)的積累。”
該實(shí)驗(yàn)使用了InSight在火星上的第一個(gè)900天的數(shù)據(jù)，并得出結(jié)論，火星的自轉(zhuǎn)速度每年加快0.76毫秒——這是有史以來對火星自轉(zhuǎn)周期最精確的測量。
火星的核心
RISE還在這顆紅色星球的內(nèi)部開展工作，測量火星熔化核心的大小。
雖然無法直接觀察到火星的核心，但科學(xué)家可以通過跟蹤來自RISE的無線電數(shù)據(jù)隨著火星在其軸上擺動(dòng)而發(fā)生的變化，來測量火星地幔和核心的大小和可能狀態(tài)。這種擺動(dòng)是地核中熔融鐵晃動(dòng)的結(jié)果。此前，InSight已經(jīng)利用波及整個(gè)星球的地震產(chǎn)生的地震波，確定了火星的核心位于較大的一側(cè)。現(xiàn)在，RISE已經(jīng)能夠改進(jìn)這種測量方法。
美國宇航局在火星表面的InSight著陸器。(圖片來源:美國宇航局/JPL)
火星的內(nèi)部和地球一樣，分為不同的層次。
這是地殼，表面位于其上。在那之下是地幔，在地球上它包含熔融的巖漿，但是在火星上它被認(rèn)為是完全固態(tài)的。這是因?yàn)椋捎跓崃可⑹У乃俣缺润w積更大的地球快，預(yù)計(jì)它會(huì)冷卻。地幔之下是液態(tài)鐵的金屬熔核——Le mais tre的團(tuán)隊(duì)用RISE測量了這個(gè)熔核的大小。
RISE數(shù)據(jù)暗示火星的熔融核心直徑為2280英里(3670公里)。這可以與整個(gè)火星相比，火星的直徑為4212英里(6779公里)。然而，有一個(gè)警告。如果地幔不是完全固態(tài)的，實(shí)際上底部是熔化的，熔化的部分將獨(dú)立于固態(tài)部分旋轉(zhuǎn)。這意味著地核可能比上升數(shù)據(jù)顯示的要小400公里。
RISE的數(shù)據(jù)還發(fā)現(xiàn)，地核不是完美的球形，而是塊狀的，Le Maistre的團(tuán)隊(duì)將其描述為“內(nèi)部質(zhì)量異常”。
比利時(shí)皇家天文臺的Attilo Rivoldini在聲明中說:“RISE的數(shù)據(jù)表明，地核的形狀不能僅僅用它的旋轉(zhuǎn)來解釋。”"這種形狀要求地幔深處有密度稍高或稍低的區(qū)域."
InSight(它的名字是使用地震調(diào)查、大地測量和熱傳輸?shù)膬?nèi)部勘探的縮寫)耗盡了電力，并于2022年12月結(jié)束了任務(wù)，但仍然有大量來自該任務(wù)的數(shù)據(jù)，特別是來自RISE的數(shù)據(jù)需要分析。
這些結(jié)果發(fā)表在六月份的《自然》雜志上。
