位於火星地面的固定登陸器洞察號(InSight)終於蒐集了一個完整的火星一年裏地震的數據。研究人員驚訝地發現,火星上一年裏發生的地震居然多達五百多次。

瑞士蘇黎世聯邦理工學院(ETH Zurich)的研究人員在美國地震學會(SSA)2021 年會議上公佈了他們對數據的分析結果,構建了第一份火星上的地震信息冊。

主要研究員塞蘭(Savas Ceylan)介紹說,火星上的地震和地球上的地震在幾個方面都不同。

首先,火星上的震級比地球上小得多。在他們記錄的地震事件裏,最高的只有3.6 級。

洞察號上裝配的地震探測器SEIS 之所以能夠探測到這些很小的地震,是因為和地球比起來,火星的環境非常安靜,背景噪音比地球上小得多。在地球上,海浪持續造成震動,構成地震數據噪音的很大一部份,而在火星上完全沒有這部份噪音。

根據目前為止的探測,火星上的地震至少有兩種不同的類型,一類是低頻地震,產生的震波在火星地幔層的各個深度傳播;另一種是高頻地震,在火星地殼層內傳播。

研究介紹說,從震波能量怎樣隨著時間衰退的角度來看,低頻地震更類似地球的地震,震波消退得比較快;高頻地震更像月球上的地震,也叫月震,震波持續的時間相對長一些。

洞察號探測到的地震大部份都是高頻地震,而且都是發生在距離探測器幾百公里那麼遠的地方。

「我們不明白,為甚麼距離探測器這麼遠的地方,發生的都是高頻地震?而且,這些地震事件所發出震波的頻率在一年之中還會變化,地球上的地震可沒有這樣的特點。」

只有少數幾個地震事件具有清晰的「震相抵達」特徵,即不同類型的震波按照順序傳播到某個觀測點的特徵。研究人員利用這個特徵可以計算出震波來源的方向和距離。他們發現,這幾個地震事件發生在距離洞察號大約1,800 公里處一個名為科柏洛斯槽溝(CerberusFossae)的地勢凹陷的區域。

科柏洛斯槽溝是火星上最年輕的地質構造之一,據信是由一些斷層結構造成。近期研究顯示,這個區域斷層帶裂縫的擴大可能是造成地震的原因。研究人員坦承,「要解釋火星各種地震背後具體的機制,我們還有很長的路要走。」

塞蘭說,研究火星地震最大的挑戰在於,研究人員怎樣從複雜的、和地球上完全不一樣的數據裏面,分辨哪些是噪音,哪些是地震信號。

儘管洞察號的SEIS 系統採取了很多措施屏蔽非地震的噪音,得到的數據仍然帶有來自天氣和洞察號自身的噪音信號。「我們從零基礎開始研究火星的噪音信號,探索地震儀在另外一個星球上工作的情況,比如火星大氣如何影響地震數據的錄製,找到和分析地球地震不一樣的方法去解讀這些數據。」◇