祝贺：中国科学技术大学最新Nature

对于岩石行星，固体内核的存在对内核的组成和热演化以及行星1-3的磁历史有着显著的影响。在火星上，地球物理观测证实，核心至少部分是液态的，但尚不清楚核心的任何部分是否是固态的。

2025年9月3日，中国科学技术大学孙道远团队在Nature在线发表题为“Seismic detection of a 600-km solid inner core in Mars”的研究论文，该研究对InSight任务获得的地震数据进行了分析，证明火星有一个坚固的内核。

该研究确定了两个地震相，深核过渡相PKKP和指示内核的内核边界反射相PKiKP。反演将火星内核的半径限制在613 ± 67 km，在额外的内核相关地震相的支持下，内核边界的压缩速度跳跃约为30%。这些特性意味着不同的轻元素集中在内核中，通过内核结晶与外核分离。这一发现为理解火星的热和化学状态提供了一个锚点。此外，内核形成与火星磁场演化之间的关系可以为行星体的发电机生成提供见解。

行星内部内核（IC）的存在在行星演化中具有重要意义，因为它的生长会影响行星的热状态和发电机过程。作为核心结晶的结果，IC的当前尺寸和物理状态是地球热和成分特性的直接指标。尽管地球有一个完善的IC，但除了月球之外，还没有对其他行星体的IC进行决定性的识别。

火星的核心结构可能与地球明显不同，因为它们有着不同的磁历史。尽管火星的古老地壳具有强烈的磁化作用，但目前火星上缺乏全球发电机场意味着过去发电机的停止。火星核心内发生的过程，包括潜在的结晶，及其对发电机活动的影响，仍然知之甚少。大地测量观测排除了完全固体的核心，宇宙化学数据表明，考虑到其轻元素含量，核心可能是液体。InSight火星任务的最新发现进一步证实了液态火星核心的存在，在核心-地幔边界（CMB）检测到地震反射波，核心过境波和自由核心章动的约束。

不同火星核心地震阶段的射线路径（图源自Nature）

在这项最新研究中，研究团队通过分析美国 NASA“洞察号”（InSight）火星探测器记录的火震（火星上的地震）数据，首次证实了火星存在固态内核。研究团队识别出两个关键火震波相：深部穿核波相（PKKP）与内核边界反射波相（PKiKP），这些波相为火星内核存在提供了直接证据。反演结果表明，火星固态内核半径约 613±67 公里，且火星外核与内核之间存在约 30% 的波速跳变和约 7% 的密度差异。这一波速跳变特征进一步被其他与内核相关的火震波相所支持。这些物理特征表明，火星内核通过核心结晶分异富集了与外核显著不同的轻元素成分，火星内核并非纯铁镍构成，还可能包含 12%—16% 的硫、6.7%—9.0% 的氧及不超过 3.8% 的碳等轻元素。该发现为揭示火星热化学状态提供了关键锚点。更重要的是，火星内核形成过程与火星磁场演化之间的潜在关联，可能为不同行星体的发电机过程提供新的物理机制认识。

参考信息：

https://www.nature.com/articles/s41586-025-09361-9