红色星球地核大，地壳复杂

通过跟踪地震释放的地震能量如何穿过或反射地球表面下的不同层，我们已经了解了很多关于我们星球内部的信息。火星上的一年多来，我们在火星上安装了地震仪，希望它能帮助我们弄清楚这颗红色星球的内部。但是火星在地震方面相对安静，我们只有一个地震仪而不是整个网络。尽管如此，有了少数重大地震的记录，我们现在对火星内部的样子有了一些了解。一组新的研究表明它非常奇怪，有一个大而轻的核心和一个意外温暖的地壳。计算行星的结构涉及读取地震波，地震波分为两类：剪切波和压缩波（S 和 P，在地质学术语中）。根据地震（或地震）的位置，海浪可能会直接到达。但许多其他人在到达接收器之前从行星表面反弹，有时多次。所以P波之后会是PP波，然后是PPP波。美国地质调查局有一个很好的图表，说明了这可能产生的复杂性，我们已将其包含在右侧。但这远没有结束并发症。波的速度，以及 P 和 PP 和 PPP 信号之间的时间间隔，将根据波传播的材料而变化。材料的成分、密度甚至温度都会影响地震信号穿过地球的速度。这些特性通常在行星的特定层之间存在显着差异，例如固体地壳和半熔融地幔。这些差异会折射一些地震波，从而弯曲它们穿过行星内部的路径。其他波会从内部层之间的边界反射。所有这些都使得从地震事件中重建内部变得复杂。通常有不止一种属性组合，例如距离、材料和温度与事件产生的地震信号兼容。在地球上，这不是问题。我们有大量的地震仪，可以让我们将信号的最可能解释归零。我们有很多单独的事件，这使我们能够识别我们星球内部的典型行为。在火星上，这些都不是真的。我们总共有一台地震仪，因此即使距离估计充其量也是不确定的。而且我们对行星的内部温度知之甚少。在阅读这些研究时，有些观点几乎让人觉得他们在哀悼因洞察号测量火星内部温度的尝试失败而导致的数据缺失。火星在地震中也非常安静。没有震级超过4.0级的地震，也没有多少震级。总而言之，从洞察号着陆点的背景噪音中可以清楚地看出不到十二个事件。因此，您应该将这些论文中的结果视为火星内部的初始模型：随着更多数据的出现，它们可能会得到改进，甚至可能会进行相当大的修改。

鉴于我们已经获得了大量起源于火星的陨石，从轨道上对其进行了研究，并在其上着陆了硬件，因此我们对火星最外层地壳的样子有很好的了解。然而，根据地震波，其中一项研究表明，在洞察号着陆点，外地壳仅延伸到地球表面以下约 10 公里处。但是有一个下地壳向下延伸到地幔，这项研究表明它开始于大约 50 公里深。第一个结果与第二项研究一致，该研究显示了向下 6 到 11 公里之间的某处边界。但它显示了介于 15 和 25 公里之间的第二个边界，这比第一个要高得多。尽管如此，它还看到一些迹象表明第三个边界在 27 到 47 公里之间——这个数字与第一篇论文中的 50 公里数字一致。所以实际上，两者之间的最大区别在于存在多少层地壳。这两项研究一致认为地壳比预期的要温暖。这意味着存在的放射性元素比我们根据我们对表面成分的了解所预测的要多。为什么会出现这种情况尚不清楚，过量放射性的数量还取决于地壳的确切厚度。同样，按照最初的意图，测量通过地壳的热流可能会产生很大的不同。最后一篇论文深入探讨了火星地幔与其核心之间的边界。结果是半径在 1,800 公里以北。这出乎意料地大：它超过了整个星球半径的一半。大核心的后果之一是，为了与行星的整体密度兼容，核心必须比预期的要轻（它也是液体）。这意味着存在较轻的元素。硫是最合理的候选物，但预计火星没有足够的硫来解释这一切。因此，碳、氧和氮也可能存在于地核中。这样做的一个后果是地核外边缘的压力会降低，这意味着火星不可能像地球一样形成一种有助于在地核中吸收热量的矿物。这可能导致这颗行星更快地失去其形成过程中留下的热量。 InSight 的使命已经扩展，因此我们将继续从未来的地震中获取更多数据。虽然初始数据与各种潜在条件兼容——各种层的密度、温度和厚度的误差线很大——但进一步的数据应该有助于缩小范围。但事实证明，就洞察号的着陆位置而言，巨大的液态核心相当不幸。核心本身在火星上投下了地震“阴影”，阻挡了来自地震仪的地球另一侧的地震波。核心越大，洞察力看不见的行星就越多。而且，不幸的是，这个阴影包括塔尔西斯地区，那里有火星最大的火山，被认为最近才活跃起来。

无法“看到”塔尔西斯意味着我们登记的地震总数可能会减少。尽管如此，只要硬件支持，我们就有可能拥有稳定增长的数据收集，这些数据将逐渐让我们更清楚地了解这颗红色行星的组成和演化——这将有助于我们了解行星内部和外部的形成我们的太阳系。