美国宇航局的洞察号听到了它对火星的第一次流星撞击

美国宇航局的洞察号火星着陆器探测到来自 2020 年和 2021 年在火星上坠毁的四块太空岩石的地震波。这些不仅代表了自 2018 年洞察号登陆火星以来航天器地震仪检测到的第一次撞击，而且它也标志着首次在这颗红色星球上检测到撞击产生的地震波和声波——这一发展为科学家们提供了一个新的研究火星地​壳、地幔和核心的方法。

发表在《自然地球科学》上的一项新研究——布朗大学地球、环境和行星科学助理教授（研究） Ingrid Daubar 是该研究的合著者——详细介绍了距离 InSight 所在位置 53 至 180 英里的影响，该地区位于火星称为极乐平原。

“这非常令人兴奋，”Daubar 回忆起这些影响。我最喜欢的照片是陨石坑本身的照片。经过三年的等待撞击，这些陨石坑看起来很漂亮。”

在已确认的四颗流星体中，团队发现的第一颗流星体最引人注目：它于 2021 年 9 月 5 日进入火星大气层，爆炸成至少三个碎片每个人都留下了陨石坑。

当美国宇航局的火星侦察轨道器飞越估计的撞击地点以确认位置时，它使用其黑白背景相机显示了表面上的三个暗点。定位这些点后，轨道飞行器的团队使用高分辨率成像科学实验相机拍摄了陨石坑的彩色特写。还有可用的影响的音频。

梳理早期数据后，确认其他三个影响发生在 2020 年 5 月 27 日；2021年2月18日；和 2021 年 8 月 31 日。

“拥有一个非常精确的撞击源位置可以校准任务的所有其他数据，”Daubar 说。“这验证了我们所做的估计，并使我们能够更精确地做到这一点……它还告诉我们很多关于撞击过程本身和地震结果的信息。我们以前从未真正见过这种情况。”

研究人员对为什么他们没有发现更多的流星体撞击火星感到困惑。这颗红色行星紧邻太阳系的主要小行星带，它提供了充足的太空岩石供应，可以在行星表面留下疤痕。因为火星的大气层只有地球大气层的 1%，所以更多的流星体穿过它而不会解体。

此外，洞察号的地震仪已检测到超过 1,300 次“地震”。该仪器由法国国家空间研究中心提供，非常灵敏，可以探测到数千英里外的地震波。但 2021 年 9 月 5 日的事件标志着首次检测到撞击。

InSight 的团队怀疑其他影响可能被风的噪音或大气的季节性变化所掩盖。既然已经发现了火星撞击的独特地震特征，科学家们希望在洞察号近四年的数据中发现更多隐藏的东西。

行星激情

对于 Daubar——除了她在布朗大学的角色之外，她还是美国宇航局喷气推进实验室的一名研究科学家，领导着 InSight 任务的撞击坑工作组——她看到了这些数据在进一步研究包括地球在内的其他行星方面的潜力。“从更广泛的意义上说，我们研究其他行星的原因是为了更好地了解我们自己的星球，”她说。

Daubar 已经在布朗大学担任行星科学助理教授三年了，但她对宇宙的好奇心发展得更早。

“我很幸运，我在康涅狄格州东莱姆的公立高中有一个天文馆，”道巴尔说。“它激发了我对天文学和太空的兴趣。”

大学时，她在康奈尔大学主修天文学。她继续获得博士学位。在亚利桑那大学获得行星科学博士学位，并成为喷气推进实验室的研究科学家。

“我喜欢陨石坑，”Daubar 说。“我认为它们是我们可以研究得更令人兴奋的行星过程之一。”

她说，Daubar 是世界各地为 InSight 任务做出贡献的数百名科学家和工程师之一。

“我是一个视觉型的人，我经常在相机上工作，”她说，“所以对我来说，拥有这种物理现象的视觉证据真的很令人兴奋。我们实际上有‘之前和之后’的图像。它是如此“这对我来说很酷，这种植物的表面现在正在发生变化。这不是一些古老的地质过程。”

罢工背后的科学

来自流星体撞击的数据提供了各种线索，可以帮助研究人员更好地了解火星。

“我们有大量数据，这对科学家来说真的很令人兴奋，”Daubar 说。“我们已经对这个星球进行了很多探索。我们知道很多——也有很多我们不知道。”

大多数地震是由地下岩石因热和压力而开裂引起的。研究由此产生的地震波在穿过不同材料时如何变化，为科学家们提供了一种研究火星地​​壳、地幔和核心的方法。

迄今为止确认的四次撞击产生了震级不超过 2.0 的小地震。这并没有为科学家提供比火星地壳更深的一瞥，而来自较大地震的地震信号，例如 2022 年 5 月发生的 5 级地震，可以揭示火星地幔和核心的细节。

“这些特殊的影响非常小而且很接近——它们没有穿过地幔和地核，”Daubar 说。“但它允许我们将这些知识用于整个事件目录，并从这些数据点的位置和来源中获得新的理解。”

重要的是，这些影响对于完善火星的时间表至关重要。

“影响是太阳系的时钟，”该研究的主要作者、法国图卢兹航空航天研究所的拉斐尔·加西亚说。“我们需要知道今天的撞击率来估计不同表面的年龄。”

科学家可以通过计算撞击坑来估算行星表面的年龄。在火星上，地表有更多的时间来积累各种大小的撞击坑，因为这颗行星缺乏像地球上那样不断更新地表的构造板块运动和活跃的火山活动。通过根据他们现在看到撞击发生的频率来校准统计模型，科学家们可以估计在太阳系历史的早期发生了多少次撞击。

“地震学是我们可以分辨行星内部的一种方法，”Daubar 解释说。“洞察号任务是第一个真正研究地球内部的任务。”

InSight 的数据与轨道图像相结合，可用于重建流星体的轨迹以及其冲击波的大小。每颗流星体在撞击大气层时都会产生冲击波，在撞击地面时会产生爆炸。这些事件通过大气发送声波。爆炸越大，这种声波在到达 InSight 时就越会倾斜地面。着陆器的地震仪足够灵敏，可以测量地面因此类事件发生的倾斜程度和方向。

“我们正在更多地了解影响过程本身，”加西亚说。“我们现在可以将不同大小的陨石坑与特定的地震波和声波相匹配