地震数据暗含深意：火星地下可能蕴藏着一个海洋的水量

火星内部的地震数据，强烈暗示了在火星地下6到12英里（约10到20公里）深处埋藏着大量的水。

（图片说明：由维京轨道器数据拼接而成的火星大瑟提斯地区图像。图片来源：NASA空间科学数据协调档案室）

对美国宇航局（NASA）“洞察号”（InSight）着陆器收集的地震数据进行的一项新分析，揭示了一项有力的新证据，支持了火星深层地下存在液态水的可能性。

早在2024年，研究人员就提出，这颗红色星球的深层地下，特别是在地下7.1到12.4英里（11.5到20公里）深处，可能浸泡在液态水中。这一结论的依据是火星地震期间探测到的地震波速度。

如今，广岛大学的片山郁夫（Ikuo Katayama）和日本海洋地球动力学研究所的赤松佑也（Yuya Akamatsu）发现了支持火星深处存在液态水这一说法的实证性证据。“许多研究表明，数十亿年前的火星上存在水，”片山郁夫在一份声明中表示，“但我们的模型表明，现今的火星上仍然存在液态水。”

与之前的研究一样，这项新研究也是基于“洞察号”任务中SEIS仪器（内部结构地震实验）收集的地震数据。“洞察号”于2018年至2022年间在火星表面运行。

火星上的水都去哪儿了？这就是为什么争论仍在继续的原因。

神秘火星山丘或为古代火星海洋增添证据

SEIS是首台在火星上运行的地震仪，它能灵敏地探测到火星地震产生的三种不同类型的地震波。它们分别是：纵波（P波）：像声波传播一样来回振荡。横波（S波）：振动方向与传播方向垂直（上下振荡）。表面波：沿着火星表面传播，类似于池塘中的涟漪。

这项新研究重点关注了地下的纵波和横波。纵波是速度更快的地震波，可以穿过水，而横波较慢，并且无法穿过水，因为液体不允许那种垂直于运动方向的振荡。地震仪通过测量这两种不同类型地震波的信号强度以及它们到达地震仪所需的时间，可以帮助揭示地震波所穿过的地下介质（如水或岩石）的密度和组成。

（图片说明：描绘不同地震波如何在火星上传播的示意图。图片来源：Ikuo Katayama）

基于此，片山郁夫和赤松佑也仔细分析了地震数据中的两个过渡区域。数据显示，在火星地下6.2到12.4英里（10到20公里）深处，其内部特性似乎突然变化了——这个深度范围与之前声称发现液态水证据的位置非常接近。

此前，地质学家把这些过渡归根于上层的火山物质与下埋的陨石撞击溅射物之间的差异，以及在12英里（20公里）深处由多孔岩石（即充满裂缝和空隙）向坚硬岩石的转变。

但片山和赤松认为，情况不止于此。他们根据SEIS探测到的纵波和横波，分析出地下6到12英里（10到20公里）深的多孔岩石中包含着水。

（图片说明：洞察号着陆器相机拍摄的火星地面上的地震仪。图片来源：NASA/JPL–Caltech。）

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为了验证他们基于地震数据提出的假设，这两位研究人员对来自瑞典Rydaholm的辉绿岩（一种火成岩）样本进行了测试。值得一提的是，辉绿岩是地球上最接近火星岩石的岩石之一。片山和赤松发现，在潮湿的环境下，这些辉绿岩产生的地震信号特征与SEIS在火星上探测到的非常相似。

之前的研究估测，火星深层地下的水量可能足以覆盖整个星球表面，并形成一个深达0.62到1.24英里（1到2公里）的全球性海洋。片山表示，如果证实存在如此大量的液态水，或许也能表示“微生物活动的存在”。

遗憾的是，以目前的技术，我们无法触及那些水，或者那里可能存在的任何生命。在我们能够做到之前，火星的奥秘，连同它的水，将暂时继续埋藏在地下深处。

片山郁夫和赤松佑也的研究成果发表在《地质学》（Geology）期刊上。

BY: Keith Cooper

FY: Brite Sun

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