火星和地球一样有地震吗？NASA的洞察号将一探究竟

在丹佛（Denver）洛克希德．马丁公司太空系统部门（Lockheed Martin Space Systems）的球样无尘室内，工程师正在调整美国航太总署洞察号登陆器的有地太阳能板，当太空船降落在火星上时，的洞察看起来就会像是探究这个样子。 Photograph by Lockheed Martin,火星和地号 NASA, JPL-Caltech

美国航太总署的工程师正在无尘室内，为洞察号太空船任务进行组装和测试工作。探究此照片拍摄于2015年。火星和地号 PHOTOGRAPH BY LOCKHEED MARTIN,球样 NASA, JPL-CALTECH

美国航太总署洞察号太空船的后壳，正往下降到登陆器上，发射时登陆器是折叠起来的。后壳和隔热罩共同组成太空船气体防护层，在太空船进入火星大气层时保护着陆器。 PHOTOGRAPH BY LOCKHEED MARTIN, NASA, JPL-CALTECH

在科罗拉多州的巴克利空军基地（Buckley Air Force Base）内，工作人员正将美国航太总署的洞察号太空船装进货机内，准备运往加州的范登堡空军基地。 PHOTOGRAPH BY LOCKHEED MARTIN, NASA, JPL-CALTECH

洞察号太空船在火星着陆后的样子。 PHOTOGRAPH BY LOCKHEED MARTIN, NASA, JPL-CALTECH
（神秘的地球uux.cn报道）据美国国家地理（撰文：NADIA DRAKE 编译：林宇威）：一艘最新的太空船──洞察号（InSight）才刚发射前往火星，将着手研究火星震的成因及规模大小。
地球上不时会有地震发生，在月球上也是如此，我们把月球上的地震称为「月震」。那么，在火星上呢？就叫「火星震」吧！但其实没人晓得这颗红色星球有多常发生火星震，规模又有多大？
但人类很快就会知道，这颗距离太阳第四近的行星究竟有多么「摇滚」。
美国航太总署（NASA）最新的火星探测太空船──洞察号，在太平洋时间5 月5 日星期六上午4 时5 分，从加州范登堡空军基地（Vandenberg Air Force Base）发射升空，这也是第一个从美国西岸发射的行星际探测器。洞察号将在太阳系中巡航六个月后，于 11 月 26 日与火星会合。
洞察号和许多先前的火星任务不同，并不会探索火星地表。而是顾名思义，往下深入「洞察」火星内部，试图研究火星从核心到外部运作的情形，这可以帮助我们了解更遥远的外星世界正发生些什么事情。
「行星内部所发生的事情，驱动了地表的地质活动，甚至是大气的演变，」美国航太总署喷气推进实验室（Jet Propulsion Laboratory）的苏珊．斯穆瑞卡（Suzanne Smrekar）表示──她同时也是洞察号任务的副首席研究员，「我们需要了解行星的整体地质演化情形，才能知道这颗行星是否适合人类居住。」
「洞察号」会在哪里登陆？
在降落伞通过火星大气层后，洞察号太空船会降落在埃律西昂平原（Elysium Planitia）上。这个地方是经过特别挑选，因为此处地质活动较不明显，另一个原因是这里在赤道上，对以太阳能为动力的太空船来说，日照时间越长越好。
美国航太总署马歇尔太空飞行中心（Marshall Space Flight Center）的雷尼．韦伯（Renee Weber）指出，「洞察号最主要的科学目标是行星内部的状况，因此太空船登陆点的地表看起来如何，并不是太重要。」
好吧，那洞察号之后要去哪呢？
哪里也不去。不像过去许多踉跄在火星表面漫游、越过干涸的湖床和陨石坑的探测车，这艘太空船只会停留在一个地方，基本上它的工作内容反而是要尽可能地保持静止不动，这样才能侦测火星本身的活动状态。
要如何才能轻松窥探行星内部呢？
确实，即使是对最具洞察力的太空船来说，要能穿透行星探索内部，也是非常棘手的。所以洞察号登陆器将仰赖好几种仪器，来窥探火星内部的情形。这些仪器包含探测深度在 3 到 5 公尺之间的探测仪，探测仪还能测量行星内部的热辐射。此外，登陆器上还有由法国国家太空总署（French national space agency）所打造的高敏感地震仪，能够探测极为微弱的火星地震。
韦伯表示，「这个地震仪太敏感了，即使是仪器零件在火星大气中移动，也会产生我们亟欲消除的噪音。」由于地震仪的灵敏度非常高，因此需要高真空密封的屏蔽，来消除因为风或其他火星地表事件所引起的振动，这些振动可能会让收集到的数据产生恼人的杂讯。先前由于真空室泄漏的缘故，太空船的原定发射日期延迟了 26 个月，不过现在任务团队非常确定，这个重要仪器已经准备就绪。
在火星待了几个月之后，洞察号会直接将地震仪放到火星表面，科学团队希望这样的仪器配置，能够避免 70 年代维京号（Viking）登陆器进行类似实验所造成的混淆问题。如果一切顺利，洞察号太空船的仪器将利用两个地球年──或大约一个火星年──的时间，来追踪火星的震动情形。
那么「火星震」是如何运作的呢？
这是个很好的问题。
地球上的地震是由板块造构活动（tectonic activity）所引起。其中大部分是因为地壳的巨大板块彼此错动、滑动或隐没到另一个板块下方，或是与火山有关的岩浆活动而产生的。但火星与地球不同，火星的地壳并没有破碎成好几个板块（或者至少目前没有这方面的证据）。
即便如此，火星的确有造构活动存在，这表示火星地壳有拱弯或褶皱所形成的断层，从内部升起的高温物质堆积形成太阳系最大的火山。像是塔尔西斯（Tharsis）火山，就已经存在了数十亿年之久。
斯穆瑞卡表示：「在我们的地球上，没有这种存在数十亿年的火山系统」（月球也没有板块构造，但仍然会发生月震。大部分的月震是由于月球上的潮汐力所引起，但有些是由陨石撞击造成。）
火星震有多大呢？
嗯，没人晓得。这项任务的主要目标之一，就是要弄清楚火星的造构活动有多活跃──火星震有多常发生？规模多大？成因又是什么？任务团队希望登陆器能测量到陨石撞击所产生的震动，就像是月球上那样。此外，还有行星冷却时所引起的火星震，甚至可能还有远处岩浆所发出的的隆隆震响。
「在大约 1600 公里外，过去的 100 万至 1000 万年间就有火山作用，」斯穆瑞卡表示：「以地质学的尺度来看，这就像是昨天才发生的。」
就像地球上的地震一样，我们会以规模来表示火星震的大小。但由于火星上的重力和岩石组成和地球不同，在火星上如果发生了规模 5 的火星震，我们的感受不会和地球上发生规模 5 的地震相同。
韦伯表示：「我们认为火星的地震活动可能介于地球和月球之间。」
为什么我们要关心火星震呢？
你不会想要在火星的熔岩管里建造房屋，然后在火星震发生时，熔岩管就有可能塌陷在你的头上，是吧？当然不会，但这样的场景很有可能在未来发生。
就目前而言，了解火星震荡发生的频率和规模，不仅能帮助解答火星构造的活跃程度，而且能提供关于火星演化的线索。同时，研究火星震能让任务团队直接测绘火星内部的情形。当震波行进时会穿过不同密度和组成的物质，有时还会在不同构造层的分界之间反弹。地震仪所接收到的震波，就携带了震波行进过程中所经物质的全部讯息。
「一旦我们能定位火星震事件，那就可以沿着震波路径了解行星结构，」韦伯这么解释：「真的！等洞察号抵达火星之后，我们所需要的就是记录火星震活动而已！」
只要科学家侦测到够多震波，解开震波所携带的讯息，就能够弄清楚火星地壳有多厚？火星的地函是否分层？火星的核心大小？火星核心是液体还是固体？在火星上的这些分层，并不像地球的分层一样被对流作用和板块活动混合。因此，科学家希望火星内部能将早期历史和组成的记录保留下来。
斯穆瑞卡表示：「我们试图了解的重要问题之一，是行星如何从熔融状态，演化为形成所有岩石行星都有的内层结构。」
就一艘太空船，能做这么多事吗？
听起来有点疯狂，对吧？不仅如此，洞察号的数据还有机会能与探测火星大气甲烷的轨道卫星资料结合。火星的甲烷来源成谜已久，不少人怀疑火星上的甲烷是由地质活动所产生──但也有可能是由生物过程产生的。斯穆瑞卡表示，如果火星微量气体任务卫星（ExoMars Trace Gas Orbiter），在洞察号侦测到造构活动的地区发现甲烷，那将会更支持甲烷的非生物起源理论。
洞察号太空船还携带了几台摄影机、无线电科学实验仪器、雷射复归反射器，几个气象感测器和其他的科学仪器。此外，洞察号还跟着一对立方卫星伙伴，在洞察号进入火星大气、下降和登陆时，讯息会藉由这两颗卫星传送回地球。
将来甚至还可能有个应用程式，通知地球人何时发生了火星震，那么受训将居住在火星上的太空人，就能够练习躲避和遮蔽。

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