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火星地下可能存在生命吗？广岛大学的片山郁夫（Ikuo Katayama）和海洋地球动力学研究所的赤松雄（Yuya Akamatsu）对火星地震数据进行了新的解读，认为火星地表之下可能存在液态水，这增加了微生物生命在那里生存的可能性。片山说：“如果火星上存在液态水，那么就有可能存在微生物活动。”
美国宇航局的“洞察号”火星探测器在火星表面的着陆情况。图片来源：NASA
他们的分析基于 SEIS（内部结构地震实验）收集的数据，SEIS 是美国宇航局 InSight （洞察号）着陆器部署的仪器，于 2018 年抵达火星。InSight 因使用机械臂将地震仪直接放置在火星表面而闻名。
上图展示了美国宇航局的“洞察号”着陆器及其用于科学探索的各种设备。着陆器左下方是SEIS（内部结构地震实验）地震仪。图片来源：NASA
SEIS 探测由火星地震和陨石撞击等自然事件产生的地震波。这些波被分为 P 波、S 波和表面波，它们在火星上传播，并用于绘制火星内部结构。通过研究这些波如何在地下层中传播，科学家可以推断出水等物质的成分和潜在存在。
科学家可以利用P波和S波来确定火星岩石的很多信息，包括岩石的密度或岩石内部潜在的成分变化。例如，S波无法在水中传播，传播速度比P波慢。
这张图表展示了不同地震波如何穿过火星。图片来源：片山郁夫
因此，S波的存在、缺失和到达时间可以确定地下的情况。此外，P波在密度较高的物质中传播速度更快，在密度较低的物质中传播速度更慢，因此它们的速度有助于确定波穿过的物质的密度，以及沿途密度是否发生变化。SEIS收集的地震数据显示，根据测量的地震速度差异，在10公里深度和20公里深度存在一个边界。
这一边界此前被解释为火星内部孔隙度（岩石中开放空间的百分比）或化学成分的急剧转变。然而，片山和赤松将这些裂缝解释为火星地下存在水的潜在证据。地震数据显示，火星地下存在干裂缝和含水裂缝之间的边界。
一组图表展示了火星地表以下区域S波和P波速度、P波和S波速度比以及孔隙度的变化。最右侧的图表显示了这些差异对每个岩层的意义。图片来源：片山郁夫
为了验证他们的假设，他们测量了在潮湿、干燥和冰冻条件下穿过与典型火星地壳岩石具有相同结构和成分的岩石的地震速度。典型的火星岩石与瑞典里达霍尔姆的辉绿岩相似，因为它们含有大小均匀的斜长石和正交辉石颗粒。
在实验室中，Katayama 和 Akamatsu 使用压电换能器测量了纵波和横波速度，该换能器利用“电能……作为波源”，“监测”干燥、潮湿和冻结辉绿岩样本上的地震波能量。实验表明，干燥、潮湿和冻结样本的地震速度存在显著差异，这支持了以下解释：10 公里和 20 公里处的边界可能是由干燥岩石转变为潮湿岩石所致。
这些实验室实验证实了片山和Yuya的假设，即地震数据测量的边界表明了从干燥岩石到潮湿岩石的转变，而不是孔隙度或化学成分的变化。因此，这些发现为火星地表下存在液态水提供了令人信服的证据。“许多研究表明数十亿年前火星上存在水，”片山解释说，“但我们的模型表明，如今的火星上存在液态水。”
编译自/ScitechDaily
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