瑞士專家盤點洞察號三年來測量火星地震的結果

美國太空總署的洞察號（inSight = Interior Exploration using Seismic Investigations, Geodesy and Heat Transport，是「運用地震調查、測地學與熱傳導對火星內部進行探測」名字首個字母的縮寫）2018年11月26日成功降落在火星上。七十天後，部署在火星表面的地震儀開始記錄火星的震動。到目前為止，它記錄了一千三百多次地震。這些地震記錄使研究人員能夠比以往更準確地描述火星的內部結構。

但現在這項任務有可能結束，因為灰塵覆蓋，太陽能電池板提供的電力太少。瑞士蘇黎世聯邦理工學院教授多梅尼科·賈迪尼（Domenico Giardini）與學院的研究人員和工程師團隊合作，開發火星表面地震儀的控制電子設備並負責地震服務，他解釋為什麼儘管有這些情況，但他並不悲觀。

賈迪尼説：「正如我們預期的那樣，由於火星上的沙塵暴季節，能源供應在3月和4月進一步惡化。那時洞察號的太陽能電池板上會積聚大量灰塵，從而減少電力供應。但也有偶爾會清除灰塵的旋風。所以我們希望我們還有更多的時間。」

賈迪尼指出，這些陣風不是完全足以清潔面板，超細粉塵尤其成問題，因為它由於靜電吸引力而粘在面板上。這就是為什麼美國太空總署認為一但夏天開始，就不再可能產生足夠的電力來繼續執行任務。然而，現在我們看到能源供應好於預期，至少我們的儀器仍然可以繼續運行。

至於電力能持續多久？賈迪尼表示，我們肯定能夠在8月的某個時候進行測量，如果運氣好的話，時間會更長。目前操作進展順利：地震儀不斷測量，洞察號定期上傳數據。從7月開始，我們可能一次只能測量幾個小時。我們還需要優化到地球的數據傳輸。然後我們可能只會偶爾收到數據。

賈迪尼説：「儘管即將結束，這項任務到目前為止進展非常滿意。洞察號任務的持續時間幾乎是原計劃的兩倍，是我有幸參與的最激動人心的項目之一。它最大的成就之一是它如何使科學本身向前邁進幾步。這是一個待探索的全新星球；我們對它或其內部結構幾乎一無所知。今天，我們現在對火星的了解比以前多得多。」

今年春天美國太空總署進行的內部任務審查非常熱情。如果電力供應有保障，美國太空總署甚至願意再延長兩年。該機構對盡可能長時間地保持國際太空站的運行以及繼續進行測量有著濃厚的興趣，因為這些項目已經產生如此多的科學回報。

唯一的可能是希望火星的地震活動更加活躍，它有更多，尤其是更大（五級或更大）的地震幅度。在執行任務之前，現時已經建立一張可以預計火星地震活躍區在那裡的地圖。但測量結果顯示，地震發生在其它較少的地點，而且地震幅度較小。地震活動主要發生在最近火山活躍的地區。但是在火星其它地方的地震並沒有發生。然而，最終記錄了火星許多中等規模的地震，這些事件使我們能夠繪製出火星的內部結構圖，這是將洞察號發射到火星的關鍵原因。

5月中旬，發生了一次大驚喜，而且恰逢其時：美國太空總署宣佈火星表面地震儀首次在火星上測量到五級地震。在經歷了幾次四級地震之後，終於發生了五級地震！這次地震也來得正是時候。經過三年的分析，我們現在對地震活動和內部結構有更多的了解，並且可以用數據做很多新的事情。這次地震需要進一步分析，研究在火星表面傳播的震波，因為這種波只可以由大型地震產生。在這次新的事件中，觀察到強大的表面震波在火星周圍傳播了數次，提供了探索地殼結構的寶貴工具。現在所有的團隊都在全力以赴。

賈迪尼表示，在剩下的時間內發生和記錄進一步大地震的幅度很重要，但幅度和距離的結合更為重要。對於研究，我們尋找在返回火星表面之前穿過核心或表面的特殊震波。這樣的震波在地球上也是罕見，在火星上我們也只看到過少數。任何新的大型地震都可以為我們提供更多數據。

理想的情況是，如果我們可以在火山區之外記錄一個新地震，我們已經記錄了三十次地震。我們正在研究一個只有十次來自不同距離的地震的星球。如果所有這些地震都具有相同的震中，即使發生一百次地震也無濟於事。

賈迪尼指出，在火星上放置額外的地震儀會有幫助，如果地震太小，我們看不到來自火星另一端的地震。地震波迷失在沉重的背景噪音中。所以我們不知道另一邊發生了什麼。

【圖、文：節譯自瑞士蘇黎世聯邦理工學院2022年6月9日新聞公佈】