科学家们现已弄清楚为什么火星土壤如此坚固
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2018年11月26日,美国宇航局的“运用地震查询、大地丈量学和热传输进行内部勘探”(InSight)使命降落在火星上。这是火星探究的一个重要里程碑,因为这是第一次在火星外表布置研讨站来勘探火星内部。“洞悉号”将运用的最重要的仪器之一是德国航空航天中心(DLR)开发的暖流和物理特性包(HP3)。这台仪器也被称为“火星鼹鼠”,它在四年的时间里丈量了火星深处的暖流。
HP3的规划意图是深化火星外表5米(约16.5英尺),以勘探火星内部更深处的热量。不幸的是,鼹鼠挣扎着挖洞,终究到了地表以下,这让科学家们感到惊奇。虽然如此,鼹鼠号仍是收集了很多关于地表下每日和时节动摇的数据。德国航空航天中心(DLR)的一个研讨小组对这一些数据进行了剖析,得出了火星土壤为何如此“坚固”的新见地。依据他们的发现,火星外表顶部40厘米(~16英寸)的温度导致盐膜的构成,使土壤变硬。
这项剖析是由科隆DLR空间操作和宇航员训练组织的微重力用户支撑中心(MUSC)的一个团队进行的,该中心担任监督HP3试验。它从火星内部取得的热量数据关于了解火星的地质演化和处理有关其核心区的理论是不可或缺的。现在,科学家们置疑火星上的地质活动在第三纪晚期(约30亿年前)基本上中止了,虽然有依据阐明熔岩今日仍在那里活动。
这或许是因为火星的内部冷却速度更快,因为它的质量和压力都更低。科学家们估测,这导致火星的外核凝结,而内核变成液体 —— 虽然这仍然是一个悬而未决的问题。经过比较洞悉号取得的地下温度和地表温度,DLR团队能够丈量地壳中的热传输率(热扩散率)和热导率。由此,能够初次估量火星土壤的密度。
研讨小组确认,最上面30厘米(~12英寸)土壤的密度与玄武岩砂适当 —— 这是根据轨迹飞行器数据没有预料到的。这种物质在地球上很常见,是由富含铁和镁的风化火山岩构成的。在这一层之下,土壤密度与固结的沙子和较粗的玄武岩碎片适当。DLR行星研讨所HP3试验的首席研讨员Tilman Spohn在DLR的新闻稿中解说说:
“为了了解土壤的机械特性,我喜爱将其与花卉泡沫作比较,花卉泡沫大范围的运用在花卉插花。它是一种轻质、多孔的资料,当植物茎被压进去时,就会在里面打洞。在7个火星日的进程中,咱们以很短的距离丈量了热导率和温度动摇。”“此外,咱们接连丈量了火星第二年的最高和最低日温度。40厘米长的热探针深度的平均温度为零下56摄氏度(217.5开尔文)。这些记载记载了每日周期和时节改变的温度曲线,是火星上第一次这样的记载。”
因为火星的硬壳土壤(又叫“硬壳”)延伸到20厘米(约8英寸)的深度,鼹鼠设法穿透了40厘米(约16英寸)多一点,远低于其5米(约16.5英尺)的方针。但是,在这个深度取得的数据为火星上的热传输供给了名贵的见地。因而,研讨小组发现,在火星的一天里,地面温度仅动摇5至7°C(9至12.5°F),这仅仅外表观察到的动摇的一小部分 —— 110至130°C(230至266°F)。
他们注意到时节性的温度动摇为13°C(~23.5°F),一起在火星外表邻近的层中保持在水的冰点以下。这表明火星土壤是一种极好的绝缘体,大幅度减少了浅层深处的巨大温差。这影响了火星土壤的各种物理特性,包含弹性、导热性、热容、土壤内部物质的运动以及地震波经过土壤的速度。
Tilman Spohn说:“温度对土壤中的化学反应、与大气中气体分子的交流也有很大的影响,因而也对火星上有几率存在的微生物的潜在生物进程有很大的影响。”“这些对火星土壤性质和强度的见地也对未来人类探究火星特别感兴趣。”
但是,特别风趣的是,在冬天和春季,温度的动摇是怎么使咸水在一天中构成10个小时的(当大气中有满足的水分时)。因而,这种盐水的凝结是地表下硬壳层最或许的解说。这一些信息对未来探究火星的使命很有用,并企图勘探火星外表以下,以了解更多关于这颗赤色星球的前史。
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