火星外壳有多厚？

美国宇航局火星勘测轨道飞行器拍摄的火星照片。

近日，一个由德国科隆大学和美国加州理工学院喷气推进实验室研究人员领导的国际团队，通过分析美国宇航局“洞察号”记录的火星地震数据，首次确定了这颗红色星球的地壳绝对厚度——20或39公里（着陆地取值）。7月23日，相关论文发表于《科学》杂志。

在此之前，研究人员只能估算火星地壳厚度的相对值，获取绝对厚度需要额外的假设条件。受假设条件影响，产生的绝对值表现出极大的离散度。现在，研究人员借助地震学知识，以着陆点的直接测量替代假设条件，校准了火星地壳厚度。这个独立数据点也可以用于估算火星地壳密度。

科隆大学地质与矿物学研究所的地球物理学家Brigitte Knapmeyer-Endrun说：“地震学的主要测量对象是速度比值，它反映的是地震波在不同材料中的传播速度的差异……由于地壳和地幔是由不同类型的岩石构成的，地震波在两者间传播时存在很强的速度跃迁现象。根据跃迁情况，我们就能精确确定地壳结构。”

经计算，在“洞察号”着陆点，地壳顶层的厚度为6~10公里，在次顶层，厚度为15~25公里。Knapmeyer-Endrun说：“地幔可能始于次顶层之下，这意味着火星地壳非常薄。不过，火星也有可能存在第三层地壳。如果情况属实，着陆点下方的地壳厚度将达到31~47公里。无论如何，我们现在已经能够认定，构成火星地壳的物质与其表面物质及火星陨石物质不同。最上层的地壳是由一种多孔岩石构成的，在地壳深处可能还存在其他类型的岩石，而非表面观察到的玄武岩。”

研究人员指出，在着陆点进行的独立测量，足以帮助科学家绘制出火星的完整地壳图。火星轨道卫星提供了火星重力场的清晰图像，使科学家能够比较在着陆点测得的地壳厚度的相对差异。这一系列数据的组合为绘制精确的火星地图奠定了坚实基础。

火星地壳的结构数据蕴含着火星的演化信息。更精确地理解火星演化，将帮助科学家更好地解释太阳系早期的分化过程，以及找出火星、地球和其他行星如今如此不同的原因。

编译：雷鑫宇 审稿：西莫 责编：陈之涵

期刊来源：《科学》

期刊编号：0036-8075

原文链接：https://phys.org/news/2021-07-scientists-mars-crustal-thickness.html

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