美将于2018年勘测火星深层内部

今年11月着陆后，“洞察”号将在火星表面部署两个探测器。

资料来源:LOCKHEED MARTIN

美国宇航局已经发射了轨道飞行器和探测器来研究火星的大气和表面。现在，该机构的下一次火星任务将集中于揭开这个秘密。耗资8.14亿美元的“洞察”号着陆器将于下月发射，并将搭载三个能探测火星外壳的仪器，包括能探测“火星震动”的地震检波器。

加州帕萨迪纳喷气推进实验室(JPL)的首席洞察研究员兼地球物理学家布鲁斯·班纳特(Bruce Banerdt)和他的同事们希望，通过测量火星的地壳、地幔和核心的厚度和组成，可以提供线索来找出火星磁场是如何消失的，以及它是否曾经有过板块构造。

由于技术问题，该任务已经搁浅两年，现在计划于2018年发射。"与两年前相比，我们现在的技术好多了."法国巴黎第七大学负责该项目的地震设备的行星地震学家菲利普·洛格农内说。

《洞察》标志着美国宇航局40年后重返行星地震学。阿波罗号宇航员部署了五个地震检波器来探测月球的震动，这有助于确定月球的核心。两个登陆火星的维京人都携带了地震检波器，但是一个失败了，另一个没有发送任何可靠的信号。

从那以后，在火星上部署多个振动监测站的计划都失败了。然而，地球物理学家并没有放弃推动相关工作。“我总是呼吁人们在各种会议上关注这个领域。有时候我觉得他们选择我的项目只是为了让我闭嘴。”班纳特说。

由JPL、洛克希德·马丁公司和欧洲合作伙伴共同开发的“洞察”在2008年与凤凰号着陆器建立在同一个平台上。像它的前辈一样，“洞察”号将使用降落伞和反向火箭降落在火星表面。巴纳尔特说，目标着陆点是火星赤道附近的一片平滑的熔岩平原——也许是“从地质角度来看，火星上最无聊的地方”。

由于“洞察”号可能会在火星的任何地方开始工作，研究人员选择了一个风险和障碍最小的着陆点，并在赤道附近着陆，在那里足够的阳光会洒在着陆器的太阳能电池板上。在11月下旬“洞察”号着陆后，它的机械臂将部署一个排球大小的地震检波器和一个热探测器，并在火星表面以下约5米处钻孔，以探测火星内部的能量。

热探测器将测量从火星逸出的热量和速度——这掌握了火星历史的线索。通过分析到达地球的火星陨石碎片，研究人员对火星地幔的组成有了一定的了解。结合“洞察”能够探测到的热梯度和内部尺度，科学家可以估计火星上有多少热量来自内部放射性元素。其余的是火星形成时剩余的原始能量。

基于这两种热源的衰变率，研究人员可以估计火星火山最活跃的时间。俄亥俄州凯斯西储大学的行星科学家史蒂文·豪克说:“行星的进化完全是由热量传递到太空的方式驱动的。”

从地球到接收器的无线电广播中微小的多普勒频移将揭示火星内部的其他细节。这些信号将跟踪火星旋转时的摆动，反映其核心和地幔的内部引力。比利时皇家天文台的地球物理学家弗龙尼克·德昂特说，就像生鸡蛋不同于煮熟的鸡蛋一样，火星的摆动应该表明其核心的大小、密度和部分融化。

这些信息反过来可以解释地核的组成以及它是否在冷却过程中结晶。日本东京工业大学地球生命科学研究所的地球物理学家乔治·海尔弗里奇说，最终，这些结果将会改善地球失去核心后产生的磁场模型。"火星的核心可以代表地球的未来。"他说。

第三组线索将来自火星地震。因为火星在地球上没有构造板块，它的振动频率可能比地震低100倍。在两年任期内，“我们可能会看到5到10次冲击。”班纳特说，“也许你可以看到它1000次。”

几十年来，了解火星内部一直是行星科学家的长期目标。美国宇航局在2015年12月取消了火星探测器的发射。原因是法国国家空间研究中心(CNES)开发的地震检波器具有极高的灵敏度，可以探测到原子尺度的地面运动。为了避免受到火星恶劣环境的影响，仪器的三个主要传感器必须密封在真空中，但测试发现密封不严。因此，JPL将负责为此检波器制造一个新的真空外壳，然后提交给CNES进行集成和测试。(唐毅宸编译)