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Dec. 30 2019

洞察號首度在火星上發現活動斷層帶!

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  • 從歐洲太空總署(ESA)火星快車號(Mars Express)軌道衛星於2018年1月拍攝的這張影像中,可以看到布滿隕石坑的火星表面有好幾道深深的裂縫,這些裂縫是位於火星赤道附近科柏洛斯槽溝系統的一部分。IMAGE BY ESA

  • 科柏洛斯槽溝(Cerberus Fossae)的斷裂穿過了早已存在的山丘和隕石坑,顯示這個系統相對較為年輕。科學家認為它大約在1000萬年前形成。科學家利用火星快車號軌道衛星上立體相機的數據,形成了這個角度的照片。IMAGE BY ESA, DLR, FU BERLIN

火星上的隆隆地震源自科柏洛斯槽溝(Cerberus Fossae),顯示這個地質年輕的區域仍在活動並斷裂。

從歐洲太空總署(ESA)火星快車號(Mars Express)軌道衛星於2018年1月拍攝的這張影像中,可以看到布滿隕石坑的火星表面有好幾道深深的裂縫,這些裂縫是位於火星赤道附近科柏洛斯槽溝系統的一部分。IMAGE BY ESA

從歐洲太空總署(ESA)火星快車號(Mars Express)軌道衛星於2018年1月拍攝的這張影像中,可以看到布滿隕石坑的火星表面有好幾道深深的裂縫,這些裂縫是位於火星赤道附近科柏洛斯槽溝系統的一部分。IMAGE BY ESA

遠在上千萬公里之外,一部機器人地質學家獨自佇立在火星塵土飛揚的地表,傾聽著地下微弱的地震回波。它量測火星脈搏的手指非常靈敏,能夠拾取狂風的呼喚、塵捲風的低吼、火星構造裂縫的咯吱聲,以及許多其他在行星內部跳躍的隆隆巨響。

雖然這些訊號大多都是模糊不清的雜音,但其中有兩種聲音特別清晰而明顯,讓科學家能夠追溯訊號的起源:我們在火星上發現的第一個活動斷層帶。

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在最近的美國地球物理聯盟(American Geophysical Union)會議上,美國航太總署(NASA)洞察號(InSight)登陸器提供了相關數據。根據這些數據,這些所謂的「火星震」(marsquake)規模約為3到4之間。雖然這兩次地震依照地球上的標準都算是小地震,但以我們目前在火星上發現的地震來說,規模可算是相當大的。科學家追查發現,這兩次地震都源自名為科柏洛斯槽溝的區域,這一連串深層裂縫位於洞察號著陸點以東約1600公里處。

這項研究的結果即將發表於經同儕審查的學術期刊上,洞察號團隊相關的科學家拒絕在出刊之前發表評論。但在數百萬公里之外,竟存在活躍斷層帶的這個消息,已經引起地球上科學家的熱烈討論。

「我們所有預測和試圖解釋火星有多麼活躍的模型,現在都能以這個測量結果作為基準了,」 並未參與洞察號團隊的北卡羅來納州立大學( North Carolina State University )行星地質學家保羅.柏恩(Paul Byrne)表示: 「多了這些數據之後,火星在我們的眼中變得更加活躍了。」

↑↑↑↑↑101科學教室:紅色星球

至於這個發現會如何影響人類未來定居火星的決定,目前仍不太清楚。譚雅.哈里森(Tanya Harrison)是一位專門研究火星的行星科學家,目前在衛星公司「行星聯邦」(Planet Federal)擔任科學計畫負責人。她表示這種活動顯示火星上或許存在可利用的地熱能來源,而感覺像是大卡車轟隆隆經過的地震晃動,可能會對敏感的科學儀器造成影響。但柏恩指出,整體而言,其他險境或許會讓未來的火星探險面臨更多風險。

至於當下,火星震對仍在執行任務的洞察號來說是充滿希望的訊號,因為洞察號的目標是要揭開火星目前的構造活動,並利用微小的振動來測繪火星的內部情形──就像是用超音波探測人體的內部那樣。

「這對火星科學來說,意義相當重大,」哈里森表示,「這真是太讓人興奮了。」

地質裂縫

2018年11月,機器人探測器洞察號登錄火星,上面搭載著「據我所知當時地球最靈敏的地震儀」──東京工業大學(Tokyo Institute of Technology)地球生命研究所(Earth-Life Science Institute)的全球地震學家克莉斯汀.霍澤(Christine Houser)如此表示。它不僅能探測到「地殼的每一次咯吱聲和嗚咽聲」,還能捕捉大氣環境的各種變化。配套的探測器可以測量大氣氣壓、風速、溫度等數據,幫助分辨偵測到的訊號是否為火星震。

科柏洛斯槽溝(Cerberus Fossae)的斷裂穿過了早已存在的山丘和隕石坑,顯示這個系統相對較為年輕。科學家認為它大約在1000萬年前形成。科學家利用火星快車號軌道衛星上立體相機的數據,形成了這個角度的照片。IMAGE BY ESA, DLR, FU BERLIN

科柏洛斯槽溝(Cerberus Fossae)的斷裂穿過了早已存在的山丘和隕石坑,顯示這個系統相對較為年輕。科學家認為它大約在1000萬年前形成。科學家利用火星快車號軌道衛星上立體相機的數據,形成了這個角度的照片。IMAGE BY ESA, DLR, FU BERLIN

雖然到目前為止,洞察號地震儀所偵測到的大部分都是呼嘯的風聲,但在日落後幾個小時,狂風漸漸平息了下來,出現了其他的訊號。洞察號在2019年4月6日,首次探測到火星內部傳來的地震隆隆聲,而不是火星表面的吵雜聲。

從那時候開始,地震發生的次數愈來愈頻繁,目前已經偵測到300多次,但我們還需要進行更多監測,才能找出背後的原因。

科學家也不太確定,究竟是什麼機制產生火星內部的隆隆巨響。在地球上,地震往往源於永不停歇的板塊運動。相互推擠的板塊在地殼中不斷累積壓力,有時壓力達到臨界點,這時候地面就會忽然移動,以地震的形式產生搖晃。

但是火星上並沒有板塊構造。在火星形成之初,這顆行星就是一團灼熱的熔岩,最後冷卻下來,在岩石地函周圍形成了靜態地殼,但我們還不清楚火星內部的溫度目前有多高。雖然火星表面的火山也曾噴發熔岩,但火山活動早就沉寂已久。不過科學家懷疑,岩漿囊(magma pocket)可能仍在地表下方徘徊,而靜態地殼就像是個蓋住冒出熱氣咖啡的蓋子似的,保留了火星形成之初所留下的熱量,霍澤解釋道。

在這種情況下,某些火星震可能源自於這顆岩石星球的持續冷卻收縮。這種壓縮會在逆衝斷層(thrust fault)中讓地表出現裂縫。所謂的逆衝斷層,是指一塊岩體被推擠到另一塊岩體的上方。此外,火星地表下方擠壓出的岩漿或水,也可能會造成火星震。

來自地表下方的咯咯聲

柏恩表示,如果沒有洞察號團隊提供的最新數據,我們仍不清楚最近科柏洛斯槽溝如此活躍的背後原因,但這個區域的歷史提供了一些線索。

科學家認為科柏洛斯槽溝是火星上最年輕的斷層帶之一,形成的時間距今不到1000萬年。深谷俐落地穿過許多坑坑疤疤的古代隕石坑,銳利而幾近垂直的谷壁尚未隨著時間的流逝而磨損,這足以證明科柏洛斯槽溝還相當年輕。最近的地質活動也留下了一些痕跡:此區域周圍有不少巨石被晃離了原來的位置,在火星塵埃裡留下了移動的痕跡。

這些深層的裂縫可能源自於上升的岩漿團,或許與西北方高聳且可能處於休眠狀態的火山有關)。這些火山迫使地形延展並產生破裂,有些斷裂的地形本身似乎也曾噴發出大量的熔岩。

加州大學聖塔克魯茲分校(University of California, Santa Cruz)行星科學家米莎.克雷斯拉夫斯基(Misha Kreslavsky)並未參與洞察號的研究,她在電子郵件中表示:「探測到的地震事件顯示裂隙可能仍正在形成之中。」

柏恩推測,地表的其他裂縫是洪水沖刷的結果,也有可能是這個區域下方存在某種類型的水,因此導致地震發生。不過,他也認為岩漿是罪魁禍首的可能性最大。

不過,無論造成地震的原因是什麼,火星震都帶來了令人興奮的線索,暗示科柏洛斯槽溝可能仍在活躍中。「這個區域的歷史仍在持續進行中,」柏恩說:「簡直讓人目瞪口呆!」

 

延伸閱讀:NASA登陸器首度偵測到「火星地震」! / 火星上的鹽水可能孕育與地球上類似的生命

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