科學家從洞察號的數據確定火星地殼的厚度和密度

美國太空總署火星探測器任務洞察號（InSight 是 Interior Exploration using Seismic Investigations, Geodesy and Heat Transport 的簡稱）最後一年，一場強烈的地震使到蘇黎世聯邦理工學院以金度賢（Doyeon Kim 譯音）博士後研究員為首的硏究團隊能夠確定火星地殼的整個厚度和密度。平均而言，火星地殼的厚度比地球或月球要來得厚。

研究團隊利用2022年5月一次大規模火星地震的數據，從這次估計為4.6級的地震中觀測到的表面波，不僅直接從震源傳播到測站，還繞行整個火星好幾次。這些數據不僅提供有關火星特定區域的資訊，還提供了整體的觀察。

金度賢提到，他們測量了這些表面波在不同頻率下傳播的速度。這些地震速度提供對不同深度的內部結構的了解，以及全球結構的地震觀測數據。

將他們獲得的結果與火星重力和地形的現有數據相結合，能夠確定火星地殼的厚度為平均42至56公里。平均而言，地殼在伊希斯撞擊盆地（Isidis impact basin）最薄，厚度約為10公里，在塔爾西斯地區（Tharsis province）最厚，約為90公里。相較之下，地球地殼的平均厚度為21至27公里，而太陽神登月任務地震儀測定的月球地殼厚度約在34至43公里之間。

研究人員發現火星北部低地和南部高地的地殼密度是相似的，且南半球的地殼比北半球延伸的深度更大。金度賢提到，這一發現非常令人興奮，結束了長期以來關於火星地殼起源和結構的討論，因有人認為可用不同的岩石成分來解釋南北半球地形的差異。況且，去年對火星表面隕石撞擊的分析已經證明火星南北的地殼是由相同的物質所組成。

金度賢說：「我們的研究提供了火星是如何產生熱能，並解釋了火星的熱歷史。」今日火星內部的主要熱源是放射性元素（如釷、鈾和鉀）衰變的結果，研究發現，這些產熱元素的50％到70％存在於火星地殼中，這可以解釋為什麼今日地下的某些區域仍有熔融作用的發生。

【圖：蘇黎世聯邦理工學院；文：節錄自台北市立天文科學教育館網頁】研究全文刊登在2023年3月6日出版的《地球物理研究快報》；標題是：Global crustal thickness revealed by surface waves orbiting Mars