Question

火星的内部结构是什么样的，和地球一样吗，洞察号或将给出答案

Answer 1

我们都知道，行星的秘密往往都被埋藏在它们的内部，行星的内部结构诉说着行星的起源和它在漫长岁月中的演化过程。起初人们想知道地球的内部结构也想了很多办法，包括试图挖穿地球等等疯狂的举动，后来人们发现在地球内部不同构造的交界处，地震波的速度和方向会发生变化，因此人们开始利用地震波来探测地球内部结构。

那么问题来了，人类有没有可能得知距离地球4亿公里的火星内部结构，通过什么方法？最近，美国的火星探测器“洞察号”给出了一个靠谱的答案。

NASA研发的“洞察号”探测器2018年在火星降落，探测器着陆在火星赤道以北的埃律西昂平原西部，这里阳光充足、地势地平，不仅方便着陆，也适合安放地震仪。“洞察号”在发射时就携带了一套名为 “内部结构地震实验”（SEIS）的地球物理仪器，该仪器收集了解火星内部发生震动时所产生的数据再传送给地球上的科学家手中。

但是这个方法存在一个问题。地球上大部分地震来自于板块运动时产生的断层，但火星的壳层就像一整块巨大的板块，并不像地球有这么多板块，所以没有板块间的相互碰撞就无法产生强烈的地震波。

好在火星昼夜温差可以达到惊人的七十度，如此巨大的昼夜温差让火星壳层内部产生不均匀冷却而形成断层，由此产生火星震。从2019年2月“洞察号”收集数据开始，目前它已经检测到了733次火星震，其中35次震级在3到4级之间。而科学家正是利用这些数据大致推测出了火星的内部结构。

科学们利用火星震产生的地震波推算出了三条结论。

首先是关于火星壳层的详细信息， 科学家通过分析火星震波信号在地壳界面中的反射和改变，发现火星地壳中可能存在2层或3层界面，2层界面对应的地壳厚度为20千米，3层界面对应的地壳厚度为39千米 ，而地球地壳33千米的厚度处于这两者中间。具体哪一个界面数正确可能需要未来更多数据的支撑。

第二个结论有关火星内部的深层结构，火星幔层范围可以抵达火星地表以下800千米处，而火星的岩石圈覆盖范围达到地下500千米，而且在岩石圈之下存在一个低速层。在火星内部大约400 ~ 600公里的地下温度发生了巨大的变化， 据科学家的研究在火星幔部的放射性元素含量较多，从内部加热了整颗星球。而在幔层之上的地壳和地幔构成了岩石圈具有良好的传热效果， 这些结果或许能解释火星没有地壳变动却存在火山的原因。

还有就是火星核心的结构，火星金属核心的半径在1830千米左右，接近火星半径（3390千米）的一半。同时火星核心的平均密度为5.8~6.2克/立方厘米，这说明火星内部的铁镍核心中存在大量较轻的元素。至于这个铁镍核心中间是否呈流动的液体状态，还是像地球一样拥有固态的内核，需要进一步的实验和数据说明。

此外，根据现有数据进行分析，“洞察号”观测到的大部分较强的火星震信号都来自于火星上的刻耳柏洛斯堑沟群，这里有足够多的火山活动用于产生火星震，“洞察号”还在这片区域发现了巨石滚落山坡的痕迹，科学家们推测或许在最近几百万年内这片区域地下还有岩浆流动。

目前，“洞察号”的太阳能面板上已经布满了灰尘，能量供应水平正在下降，这对于“洞察号”后续的探测无疑是个巨大的挑战。并且未来的几个月，火星在轨道上朝着远日点移动，“洞察号”将不得不进入休眠状态。这对于同样身处火星的“祝融号”来说也是一次挑战。希望它们都可以平稳度过冬眠，为人类 探索 深空继续做出贡献。