新的研究發(fā)現(xiàn)，火星的液態(tài)鐵核心比先前認為的更小更致密
對InSight任務記錄的火星地震數(shù)據(jù)的分析顯示，火星的火星核心合肥外圍（合肥外圍女）外圍預約（電話微信180-4582-8235）提供頂級外圍女上門，優(yōu)質(zhì)資源可滿足你的一切要求液態(tài)鐵核心被150公里厚的熔融硅酸鹽層所包圍，因此其核心比以前提出的態(tài)鐵更小更致密。鳴謝:uux.cn/藝術品:Thibaut Roger，比先NCCR星球S / ETH蘇黎世
（神秘的更小更地球uux.cn）據(jù)蘇黎世聯(lián)邦理工學院（芭芭拉·沃納伯格）：四年來，美國宇航局的研究InSight著陸器用地震計記錄了火星上的震動。蘇黎世聯(lián)邦理工學院的發(fā)現(xiàn)研究人員收集并分析了傳輸?shù)降厍虻臄?shù)據(jù)，以確定地球的火星核心內(nèi)部結構。“雖然這項任務在2022年12月結束，態(tài)鐵但我們現(xiàn)在發(fā)現(xiàn)了一些非常有趣的比先事情，”蘇黎世聯(lián)邦理工學院地球科學系的更小更合肥外圍（合肥外圍女）外圍預約（電話微信180-4582-8235）提供頂級外圍女上門，優(yōu)質(zhì)資源可滿足你的一切要求高級科學家阿米爾·可汗說。
對記錄的研究地震進行分析，結合計算機模擬，發(fā)現(xiàn)描繪出了一幅新的火星核心地球內(nèi)部圖像。夾在火星液態(tài)鐵合金核心和固態(tài)硅酸鹽地幔之間的是一層大約150公里厚的液態(tài)硅酸鹽(巖漿)。“地球沒有像那樣完全熔融的硅酸鹽層，”汗說。
這一發(fā)現(xiàn)現(xiàn)在發(fā)表在《自然》雜志上，與巴黎地球物理研究所的亨利·塞繆爾領導的一項研究一起，使用互補的方法得出了類似的結論，也提供了關于火星內(nèi)核大小和組成的新信息，解決了研究人員迄今無法解釋的一個謎。
對最初觀察到的火星地震的分析表明，火星地核的平均密度一定比純液態(tài)鐵的密度低得多。例如，地球的核心由大約90%重量的鐵組成。
像硫、碳、氧和氫這樣的輕元素加起來大約占總重量的10%。對火星核心密度的初步估計顯示，它由更大份額的輕元素組成——重量百分比約為20%。“這代表了一個非常大的光元素補充，近乎不可能。蘇黎世聯(lián)邦理工學院地球科學系的博士后研究員黃東陽說。
更少的光元素
新的觀測表明，火星內(nèi)核的半徑已經(jīng)從最初確定的1800-1850公里范圍減小到1650-1700公里范圍內(nèi)的某個地方，這大約是火星半徑的50%。如果火星內(nèi)核比先前認為的要小，但質(zhì)量相同，那么它的密度就更大，因此包含的輕元素也更少。根據(jù)新的計算，按重量計算，輕元素的比例下降到9%到14%之間。
“這意味著火星核心的平均密度仍然有點低，但在典型的行星形成場景中不再令人費解，”蘇黎世聯(lián)邦理工學院地球科學系助理教授兼國家行星研究能力中心(NCCRs)成員Paolo Sossi說。
火星核心包含大量輕元素的事實表明，它肯定形成得非常早，可能是在太陽仍然被星云氣體包圍的時候，輕元素可能從星云氣體中積累在火星核心中。
最初的計算是基于InSight著陸器附近發(fā)生的震動。然而，在2021年8月和9月，地震儀記錄了火星對面的兩次地震。其中一個是由隕石撞擊造成的。“這些地震產(chǎn)生了穿過地核的地震波，”蘇黎世聯(lián)邦理工學院地球科學系的博士生塞西莉亞·杜蘭解釋道。
"這讓我們能夠照亮核心."相比之下，在早期的火星地震中，地震波在地核-地幔邊界被反射，沒有提供關于這顆紅色星球最深處的信息。由于這些新的觀察，研究人員現(xiàn)在已經(jīng)能夠確定大約1000公里深度的流體核心的密度和地震波速度。
超級計算機模擬
為了從這些輪廓中推斷材料的成分，研究人員通常將數(shù)據(jù)與含有不同比例輕元素(S、C、O和H)的合成鐵合金進行比較。在實驗室中，這些合金暴露在相當于火星內(nèi)部的高溫和高壓下，允許研究人員直接測量密度和地震波速度。
然而，目前大多數(shù)實驗都是在地球內(nèi)部的普遍條件下進行的，因此不能立即應用于火星。因此，蘇黎世聯(lián)邦理工學院的研究人員采取了不同的方法。他們在瑞士盧加諾的瑞士國家超級計算中心(CSCS)進行量子力學計算，計算出各種合金的屬性。
當研究人員將計算的剖面與他們基于InSight地震數(shù)據(jù)的測量進行比較時，他們遇到了一個問題。結果發(fā)現(xiàn)，沒有鐵-輕元素合金同時符合火星核心頂部和中心的數(shù)據(jù)。舉例來說，在地核與地幔的交界處，鐵合金所含的碳比地核內(nèi)部要多得多。
“我們花了一段時間才意識到，我們以前認為是外部液態(tài)鐵核心的區(qū)域根本不是核心，而是地幔的最深處，”黃解釋說。為了支持這一點，研究人員還發(fā)現(xiàn)，在核心最外面150公里處測量和計算的密度和地震波速度與液態(tài)硅酸鹽一致，液態(tài)硅酸鹽是構成火星地幔的固態(tài)物質(zhì)。
對早期地震的進一步分析和額外的計算機模擬證實了這一結果。唯一令人遺憾的是，布滿灰塵的太陽能電池板和由此導致的電力不足使得InSight著陸器無法提供更多數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)本可以揭示火星內(nèi)部的組成和結構。“然而，InSight是一次非常成功的任務，為我們提供了許多新的數(shù)據(jù)和見解，這些數(shù)據(jù)和見解將在未來幾年進行分析，”Khan說。
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