Science：火星核的地震学探测( 二 ) Science：火星核的地震学探测导

Stahleretal.（2021）给出的火星核要明显大于前人的早期估计（约1300-1600km）（Stevenson,2001），相比于近期研究（约1700-1900km）也更精确地厘定了火星核的大小（Smrekaretal.,2019），因而对于火星核成分和火星幔矿物组成也有了更强的约束。如图2C和图3所示，与新的火星核大小和密度数据相对应，火星核不仅应该有更大量的轻元素，而且很可能有O、H、C等轻元素，这将导致熔点降低，因此火星形成固态内核的可能性也会大大降低。但此次SEIS火震数据并不能明确判定火星内核的存在与否。另外， Stahleretal.（2021）的建模表明，与火星核新的尺寸相适应，火星核幔边界大约位于1520-1600km ，此处对应的温压条件约为1900-2000K和18-19GPa ，比照地幔的成分和结构，作者认为火幔应当只有上火幔和火幔过渡带，而不足以支持后者林伍德石向布里奇曼石的转变，因而可能没有下火幔。这些推论对于火星核和幔的动力学过程、火星热演化和火星磁场等都具有重要的启示意义。

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图3新的火星核密度数据对火星核成分的约束（见Stahleretal.,2021附件）
最后， Stahleretal.（2021）勾勒出了火星内部结构示意图（图4）。由于具有更大的火星核，如果将相关火震事件以及相对年轻活跃的Tharsis高原位置投影到该图上，可以看到火星表面很多地区都处于SEIS火震仪不能观测的所谓“核阴影区” 。这既解释了本次研究所拾取的能携带火星核信息的火震信号的稀缺性，也为未来火震仪的布设提供了重要参考。

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洞察号火星探测器此次仅布设了单台火震仪，所能提供的有关火星核的信息较为有限，因此与火星核有关的问题仍然有待进一步研究。例如，火星是否存在固态内核以及其内核尺寸如何？火星核的密度是否能更精确地约束等等。在此基础上，火星核的成分、火星热和动力学演化等终极问题也有待更深入的探讨。未来随着包括中国在内的世界各航天科技强国火星探测任务的陆续开展，这些问题将会有更多更有力的约束。而对火星演化、特别是火星磁场产生与消亡机制、火星宜居环境变化的深刻理解，无疑也将大大促进人们对赖以生存的地球的演化规律的认知。
主要参考文献
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【Science：火星核的地震学探测】（撰稿：张志刚，李娟/地星室）