科學家模擬火星的核心研究它的組成和起源

科學家認為鐵硫合金是火星的核心組成物質，在地球上的實驗首次揭露火星的地震特性。這一資訊將與火星太空探測器在不久的將來進行的觀測結果作比較。無論實驗和觀測的結果是否吻合，都可以驗證火星構成的現有理論，或對它的起源提出質疑。

長期以來，有一種理論認為火星的核心可能由一種鐵硫合金所組成。但是鑑於地球的核心對我們來說是多麼難以接近，對火星核心的直接觀測可能要再等上一段時間。這就是為什麽地震細節如此重要的原因，因為地震波，類似於非常強大的聲波，可以穿透一顆行星，並提供內部構造的資訊。

東京大學地球與行星科學系的助理教授西田圭佑提到，美國太空總署的洞察號火星探測器在火星上收集地震資料。然而，即使有了地震資料，若不知火星核心的鐵硫合金的地震特性，收集到的地震資料也無法判讀。

利用微尺度高壓實驗，西田圭佑的團隊測量了鐵硫合金中P波（primary wave）的速度。一種熔化的鐵硫合金，其熔點剛好高於攝氏1500度，壓力為13GPa（GigaPascal），其P波速度為每秒4,680米（比空氣中的聲速快13倍，空氣中的聲速是每秒343米）。

研究人員使用了一種叫做川井型多砧壓力機的設備來將樣本壓縮到這樣的壓力。並使用來自日本高能加速器研究組織-PF環（2.5 GeV）和日本兵庫縣佐用町播磨科學公園都市内的大型同步輻射設施（Super Photon ring-8 GeV）兩個同步加速器的X射線來幫助樣本成像，然後計算P波值。

西田圭佑說，根據他們的研究結果，可以和火星地震數據比對，判斷火星地核是否主要是鐵硫合金組成。如果不是，那將告訴我們火星的起源。例如，如果火星的核心包括矽和氧，就像地球一樣，意謂火星在形成時遭受了巨大的撞擊。如此，火星是由什麽組成的，又是如何形成的？我們很快就會知道。

【圖：東京大學；文：節錄自台北市立天文科學教育館網頁】研究全文刊登在2020年5月13日出版的《自然-通訊》期刊