火星地下可能存在生命嗎？廣島大學(xué)的片山郁夫（Ikuo Katayama）和海洋地球動(dòng)力學(xué)研究所的赤松雄（Yuya Akamatsu）對(duì)火星地震數(shù)據(jù)進(jìn)行了新的解讀，認(rèn)為火星地表之下可能存在液態(tài)水，這增加了微生物生命在那里生存的可能性。片山說(shuō)：“如果火星上存在液態(tài)水，那么就有可能存在微生物活動(dòng)。”
美國(guó)宇航局的“洞察號(hào)”火星探測(cè)器在火星表面的著陸情況。圖片來(lái)源：NASA
他們的分析基于 SEIS（內(nèi)部結(jié)構(gòu)地震實(shí)驗(yàn)）收集的數(shù)據(jù)，SEIS 是美國(guó)宇航局 InSight （洞察號(hào)）著陸器部署的儀器，于 2018 年抵達(dá)火星。InSight 因使用機(jī)械臂將地震儀直接放置在火星表面而聞名。
上圖展示了美國(guó)宇航局的“洞察號(hào)”著陸器及其用于科學(xué)探索的各種設(shè)備。著陸器左下方是SEIS（內(nèi)部結(jié)構(gòu)地震實(shí)驗(yàn)）地震儀。圖片來(lái)源：NASA
SEIS 探測(cè)由火星地震和隕石撞擊等自然事件產(chǎn)生的地震波。這些波被分為 P 波、S 波和表面波，它們?cè)诨鹦巧蟼鞑?，并用于繪制火星內(nèi)部結(jié)構(gòu)。通過(guò)研究這些波如何在地下層中傳播，科學(xué)家可以推斷出水等物質(zhì)的成分和潛在存在。
科學(xué)家可以利用P波和S波來(lái)確定火星巖石的很多信息，包括巖石的密度或巖石內(nèi)部潛在的成分變化。例如，S波無(wú)法在水中傳播，傳播速度比P波慢。
這張圖表展示了不同地震波如何穿過(guò)火星。圖片來(lái)源：片山郁夫
因此，S波的存在、缺失和到達(dá)時(shí)間可以確定地下的情況。此外，P波在密度較高的物質(zhì)中傳播速度更快，在密度較低的物質(zhì)中傳播速度更慢，因此它們的速度有助于確定波穿過(guò)的物質(zhì)的密度，以及沿途密度是否發(fā)生變化。SEIS收集的地震數(shù)據(jù)顯示，根據(jù)測(cè)量的地震速度差異，在10公里深度和20公里深度存在一個(gè)邊界。
這一邊界此前被解釋為火星內(nèi)部孔隙度（巖石中開(kāi)放空間的百分比）或化學(xué)成分的急劇轉(zhuǎn)變。然而，片山和赤松將這些裂縫解釋為火星地下存在水的潛在證據(jù)。地震數(shù)據(jù)顯示，火星地下存在干裂縫和含水裂縫之間的邊界。
一組圖表展示了火星地表以下區(qū)域S波和P波速度、P波和S波速度比以及孔隙度的變化。最右側(cè)的圖表顯示了這些差異對(duì)每個(gè)巖層的意義。圖片來(lái)源：片山郁夫
為了驗(yàn)證他們的假設(shè)，他們測(cè)量了在潮濕、干燥和冰凍條件下穿過(guò)與典型火星地殼巖石具有相同結(jié)構(gòu)和成分的巖石的地震速度。典型的火星巖石與瑞典里達(dá)霍爾姆的輝綠巖相似，因?yàn)樗鼈兒写笮【鶆虻男遍L(zhǎng)石和正交輝石顆粒。
在實(shí)驗(yàn)室中，Katayama 和 Akamatsu 使用壓電換能器測(cè)量了縱波和橫波速度，該換能器利用“電能……作為波源”，“監(jiān)測(cè)”干燥、潮濕和凍結(jié)輝綠巖樣本上的地震波能量。實(shí)驗(yàn)表明，干燥、潮濕和凍結(jié)樣本的地震速度存在顯著差異，這支持了以下解釋?zhuān)?0 公里和 20 公里處的邊界可能是由干燥巖石轉(zhuǎn)變?yōu)槌睗駧r石所致。
這些實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)證實(shí)了片山和Yuya的假設(shè)，即地震數(shù)據(jù)測(cè)量的邊界表明了從干燥巖石到潮濕巖石的轉(zhuǎn)變，而不是孔隙度或化學(xué)成分的變化。因此，這些發(fā)現(xiàn)為火星地表下存在液態(tài)水提供了令人信服的證據(jù)?！霸S多研究表明數(shù)十億年前火星上存在水，”片山解釋說(shuō)，“但我們的模型表明，如今的火星上存在液態(tài)水?！?/p>
編譯自/ScitechDaily
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