解剖红色星球,其内部结构跟地球一样吗?会是人类第二个故乡吗

2021-09-18 13:25:35

研究人员利用地震数据对火星内部进行了观测,并计算了它的地壳、地幔和地核。其内部结构跟地球一样吗?会人类第二故乡?

离地球最近的宜居行星是水星和火星。人类也非常希望了解和探索这两颗行星。因为人类一旦拥有了足够的数据和技术,那么我们也许就可以移民到这些行星了,当然到那时我们也可以开发太阳系的行星资源了。

自2019年以来,研究人员一直在记录地震数据并对其进行分析。

近日,研究人员第一次利用地震数据对火星内部进行了观测,并测量和计算了火星的地壳、地幔和地核。

他们还通过不同类型的地震波准确推断了火星的地质要素,为未来人类发展和迁徙火星奠定了理论基础。

火星会成为人类第二故乡?

对太阳系行星的探索是一个艰巨而漫长的过程。由于技术的成本和技术问题,我们仍然对这些行星知之甚少。

美国宇航局的洞察号着陆器首次揭示了火星的内部结构。他研究了行星的内层,包括地壳、地幔和地核。

他还揭示了一颗行星的形成和演化,发现了地磁和构造活动,并绘制了地球以外行星的第一张内部图。

过去,研究人员只能估计火星的厚度,而地震学在着陆点直接测量取代了这些假设,并校准了整个地壳的厚度。

来自科隆大学和NASA喷气推进实验室的团队表示,他的表层约有5英里厚,该层下方的另一层延伸约12英里。当然,在这一层之下还有第三层,这将使洞察号着陆点下方的地壳厚约24英里。

据介绍,地壳各层的成分都略有不同。地壳的下方是地幔,向下延伸500英里,其余部分是铁镍地核。

它的结构数据还为人们提供了有关火星是如何演化的信息。同时也有助于解释太阳系的早期分化,以及为什么火星跟地球等其他行星有所不同。

火星内部结构

苏黎世联邦理工学院利用从火星核心反射到地幔边界的微弱地震信号来研究火星核心。地震产生的波在穿过行星内部的不同物质时,具有不同的速度和形状。

研究发现,火星的核心是最里面的地质层,发现的直径约为2275英里,这比以前认为的要大。

相对较大的液态金属核大约从地表中部和行星中心开始,其半径约为1140英里,这表明地幔不是像地球那样有两层,而他只有一个岩石层。

说明地核主要由铁和镍组成,其密度比以前已知的要低。并且富含其他较轻的元素,硫、氧、碳和氢占了出乎意料的大比例。

美国宇航局地球物理学家布鲁斯班纳特说:“这些发现的真正重要性在于,我们第一次实际测量了火星基本组成部分的大小。

了解火星内部动力学是如何导致其失去活跃磁场的,以及为什么所有地表水都不复存在了,这对人类迁移到火星尤为重要。

火星和地球一样吗?

火星地幔夹在地壳和地核之间,延伸到地表以下约970英里。它的成分与地球不同,说明两颗行星在45亿多年前形成时是由不同的物质构成的。

火星是距离太阳第四颗行星,直径约为4,220英里,而地球的直径约为7,926英里。

Bennet说:在此之前,我们所拥有的只是与地球的比较、理论计算以及其他观测的间接推断。而现在这些新发现让科学家们能够检验行星形成的理论。这个理论不仅适用于火星,也适用于地球和太阳系或任何其他岩石行星的形成和历史。

观测结果表明,火星地壳在地质上与地球也完全不同,但是,火星地幔在矿物学上却与地球上的地幔非常相似。

火星地壳下面是地幔,岩石圈更坚固,岩石圈深400-600公里,是地球深度的两倍。

这个厚厚的岩石圈很符合作为单一行星火星的模型,因为在火星上有且仅有一个大陆板块,而不是跟地球一样有七个大的移动板块。

德国科隆大学地震学家BrigitteKnapmeyer Endrun也在《科学》杂志上发表了三项关于火星内部的研究说:我们在火星上没有发现活动板块的构造,但是我们星球的地壳被分成了几个巨大的板块,而且这些板块还在称为地幔的岩石内层上不停的移动着。

但是从严格意义上来说,火星的地幔又像是地球地幔的简单版本。

通过测量结果来看,他们在化学成分上也有一些差异,比如说,在火星的地幔上有比地球更多的铁元素。

不过,在关于火星地幔分层复杂性的理论上还应该取决于底层核心的大小,庆幸的是,研究人员对于这个也已经得出新的结论了。

有什么新结论?

为了能够解释行星的内部结构,需要在地表或地核处或下方反射的地震波。现在,研究人员首次在火星上成功观察和分析了这种波。

苏黎世联邦理工学院通过地震仪收集了数据,这些数据有助于科学家们确定火星和整个太阳系的形成和演化,同时他们也利用了这些数据对这个红色星球的地壳、地幔和地核进行了测量。

我们知道地球是由贝壳构成的:一层薄薄的轻质坚硬岩石包裹着厚厚的粘性岩幔,而岩幔又包裹着一个主要由铁和镍组成的核心。地球上的行星,包括火星,被认为具有相似的结构。

但是研究人员却发现,在火星的赤道附近,着陆点下面的火星地壳厚度在15至47公里之间。那么在这么薄的地壳下,必然会有含量相对较高比例的放射性元素,而这将会引发之前对整个地壳化学成分模型的质疑。

测量出来的火星的核心半径约为1840公里,这也比15年前计划洞察号任务时假设的半径大了近200公里。

Stähler说:在确定核心的半径后,我们现在可以计算它的密度。如果纤芯半径大,则纤芯密度必须相对较低。同时这也意味着,核心除了铁和镍之外,还必须含有大量较轻的元素。

苏黎世联邦理工学院地球物理研究所的科学家阿米尔汗说:“地震数据现在证实,火星在分裂成我们今天看到的地壳、地幔和地核之前可能已经完全融化了,这与地球完全不同。”

研究人员表示,虽然他们现在还没有完全了解整个星球的组成。但尽管如此,目前的调查结果也证实了他们之前的猜测。

该团队表示:在火星上进行直接地震观测代表了行星地震学的重大飞跃。未来几年,随着更多火星地震被测量到,科学家们将改进这些红色行星的模型,揭示更多火星的奥秘。

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文章来源: http://www.yzittp.cn/science/371040.html

标签:地核红色星球解剖行星地球火星人类研究人员地震地幔知识科普地壳

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