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火震

火震（英语：Marsquake），又称火星震[1]，是一种存在于火星之上的天体震动，与地震一样的是，火星浅层或深层震动是由火星内部能量突然释放引致，其中造成原因可能是板块漂移或来自奥林帕斯山与塔尔西斯山群等热点。对火震的侦测和分析能为探索火星的内部结构提供信息，以至确定火星上的诸多火山中是否仍有部分保持活跃状态[2]。

火震激波的电脑模拟动画

月球上的地震已被成功观察到且有充分的文献记录，亦有证据表明金星上曾经发生过震动，但火星却要到2019年才被观察有地震的存在[3]。具有力的迹象显示，火星曾有过震动较活跃的时期，其南部有大片区域存在明显的磁条带（英语：Magnetic striping），而磁条带通常是地壳格外薄的区域分裂和漂移的标志，并在缓慢张裂的裂谷中生成新的土地；大西洋洋中脊便是其中一个典型的例子。然而科学家们并未发现该地区有显著的扩张脊，因此磁条带可能非由震动所致。

长3769千米的水手号谷被认为是火星走滑断层的残存部分[4]，洞察号探测器（InSight）在2021年8月25日确认检测到首宗来自水手谷的火震事件，震级达4.2级，兹证明其是一个活断层[5]。

可测性

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根据SEIS的数据所制的火星内部结构图
 
登陆火星110日后的洞察号
 
位于洞察号白色护罩下方的SEIS剖面图

对火震的第一次探测尝试是在1975年进行的海盗号计划，尽管两个登陆器分别成功运行了六年和三年半，却由于地震仪安装在着陆器顶部，而导致受强烈的火星风影响而无法侦测出任何明显的震动[6]。值得庆幸的是，此次计划已足够肯定火星不会频繁发生大型地震[7]。海盗2号的登陆器收集到超过560个火星日且近2100小时（89天）的资料，在着陆地风速较慢的时间段期间，它能够有限度地对火震进行探测[8]。至于海盗1号方面则因为无法启动地震仪而未能取得任何数据[8]。前者的地震仪可能在第80个火星日侦测到火震的发生，但由于同日没有收集到风速数据而不能排除为火星风所致的可能性，而当天的资料集已从原始的格式转换为ASCII文件[8]。三十年后，洞察号任务的数据令人们重新想起海盗2号的数据集，对其进一步的分析或能从一系列的探测中了解其中一个最大的火星尘卷风事件[8]。

洞察号探测器在2018年5月5日升空，并于同年11月26日登陆火星。稍整片刻后，洞察号为了寻找火震和分析火星的内部结构，而在2018年12月19日（第13个火星日）部署了一部名叫“内部结构地震实验仪（英语：Seismic Experiment for Interior Structure）”（SEIS）的地震仪。SEIS预计大至多数的陨石撞击事件，小至每年进入火星大气层后造成空爆的流星体都是其侦测范围之内[9]。除此之外，它还会研究火星的地壳和地幔在对陨石撞击发生会做出怎样的反应，从而更深层次地了解火星的内部结构[10][11][12]。

洞察号在2019年4月6日（第128个火星日）探测并记录到一个微弱的地震讯号，相信是一次小型火震[13]。据美国国家航空航天局所言，着陆器的地震仪侦测到地面震动，并记录了三种不同的声响。洞察号在此前的3月14日（第99个火星日）、之后的4月10日（第132个火星日）及4月11日（第133个火星日）记录了另外三个火震事件，但这些讯号更微弱，也难以介定震中所在，因此无法排除任何其他可能性[14][15]。

2022年5月4日，SEIS地震仪侦测到了一场估计烈度达5级的大型火震[16]。

2022年5月4日（第156个火星日）探测到的火震
 
 

候选火震事件

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尽管遭受强风干扰，海盗2号着陆器仍在约1976年11月23日，即第80个火星日（03:00）风速相对较低的区间探测到异常的加速度暴增。根据讯号的特征，并假设火星地壳行为与着陆器测试基地附近的地壳相似的话，估计该火震事件的震级达2.7级，震中距约为110千米[17]。然而海盗2号仅在该事件发生前20分钟（02:45）和发生后45分钟（03:45）测量过风速，分别为2.6和3.6米每秒。若要探测出此规模的火震，风速计就必须测出16米每秒的疾风，且不能否定为由沙尘暴或尘卷风所致（但它们在午后发生的概率不大）[17]。

2019年4月6日（第128个火星日），洞察号的内部结构地震实验仪（英语：Seismic Experiment for Interior Structure）检测到了一次1-2级，震中据信位于着陆器100千米以内的火震事件[18]，同年3月14日、4月10日和4月11日亦侦测到了另外三个未经证实的候选火震事件。4月6日的火震类似于阿波罗计划期间检测到的月震，有可能是由行星内部的活动或撞击地表的陨石引起。截至2019年9月30日，SEIS已向NASA报告了174次火震，其中包括20多次矩震级为 = 3–4的事件，但没有录得超过4级以上的震动，同时并未观察到由撞击所致的火震。若所有事件属实，则证明火星是一颗地震活动频繁的行星[19]。

NASA人员根据2019年4月6日（第128个火星日）SEIS侦测到的火震所制的影音档案

参见

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参考资料

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  1. ^ 地质地球所绘制低频火震分布图像. 中国科学院. 2023-10-09 [2023-10-28]. （原始内容存档于2023-10-28）. 
  2. ^ Kornei, Katherine. Bouncing Boulders Point to Quakes on Mars - A preponderance of boulder tracks on the red planet may be evidence of recent seismic activity.. The New York Times. 22 January 2022 [22 January 2022]. （原始内容存档于2022-08-20）. 
  3. ^ Greicius, Tony. NASA's InSight Detects Two Sizable Quakes on Mars. NASA. 2021-04-01 [2021-07-24]. （原始内容存档于2022-11-16）. 
  4. ^ Yin, A. Structural analysis of the Valles Marineris fault zone: Possible evidence for large-scale strike-slip faulting on Mars. Lithosphere. 4 June 2012, 4 (4): 286–330. Bibcode:2012Lsphe...4..286Y. doi:10.1130/L192.1  . 
  5. ^ Two Largest Marsquakes To Date Recorded From Planet's Far Side. Seismological Society of America (新闻稿). SpaceRef. 26 April 2022 [26 April 2022]. 
  6. ^ Greicius, Tony. 'Marsquakes' Could Shake Up Planetary Science. NASA (NASA). Jet Propulsion Laboratory. 28 March 2018 [21 November 2018]. （原始内容存档于2019-04-25） （英语）. 
  7. ^ Lorenz, Ralph D.; Nakamura, Yosio; Murphy, James R. Viking-2 Seismometer Measurements on Mars: PDS Data Archive and Meteorological Applications. Earth and Space Science. November 2017, 4 (11): 681–688. Bibcode:2017E&SS....4..681L. doi:10.1002/2017EA000306  . 
  8. ^ 8.0 8.1 8.2 8.3 Lorenz, Ralph D.; Nakamura, Yosio. Viking Seismometer Record: Data Restoration and Dust Devil Search (PDF). 44th Lunar and Planetary Science Conference (2013). 2013, (1719): 1178 [2019-04-24]. Bibcode:2013LPI....44.1178L. （原始内容存档 (PDF)于2017-02-12）. 
  9. ^ Stevanović, J.; Teanby, N. A.; Wookey, J.; Selby, N.; Daubar, I. J.; Vaubaillon, J.; Garcia, R. Bolide Airbursts as a Seismic Source for the 2018 Mars InSight Mission. Space Science Reviews. 9 January 2017, 211 (1–4): 525–545. Bibcode:2017SSRv..211..525S. S2CID 125102926. doi:10.1007/s11214-016-0327-3. 
  10. ^ NASA and French Space Agency Sign Agreement for Mars Mission (新闻稿). NASA. 10 February 2014 [11 February 2014]. （原始内容存档于2016-06-04）. 
  11. ^ Boyle, Rebecca. Listening to meteorites hitting Mars will tell us what's inside. New Scientist. 4 June 2015 [5 June 2015]. （原始内容存档于2015-06-05）. 
  12. ^ Kumar, Sunil. Design and development of a silicon micro-seismometer (PDF) (学位论文). Imperial College London. 1 September 2006 [15 July 2015]. （原始内容 (PDF)存档于10 June 2016）. 
  13. ^ Witze, Alexandra. First "Marsquake" Detected on Red Planet. Scientific American. 24 April 2019 [25 April 2019]. （原始内容存档于2019-04-26） （英语）. 
  14. ^ Brown, Dwayne; Johnson, Alana; Good, Andrew. NASA's InSight Detects First Likely 'Quake' on Mars. NASA. 23 April 2019 [23 April 2019]. （原始内容存档于2021-01-02）. 
  15. ^ Bartels, Meghan. Marsquake! NASA's InSight Lander Feels Its 1st Red Planet Tremor. Space.com. 23 April 2019 [23 April 2019]. （原始内容存档于2019-11-25）. 
  16. ^ Good, Andrew; Fox, Karen; Johnson, Alana. NASA's InSight Records Monster Quake on Mars. NASA. 9 May 2022 [10 May 2022]. （原始内容存档于2022-11-18）. 
  17. ^ 17.0 17.1 Lorenz, Ralph D.; Nakamura, Yosio; Murphy, James R. Viking-2 Seismometer Measurements on Mars: PDS Data Archive and Meteorological Applications. Earth and Space Science. November 2017, 4 (11): 681–688. Bibcode:2017E&SS....4..681L. ISSN 2333-5084. doi:10.1002/2017ea000306   （英语）. 
  18. ^ Amos, Jonathan. Nasa lander 'detects first Marsquake'. BBC. 23 April 2019 [6 August 2019]. （原始内容存档于2022-11-02）. 
  19. ^ Banerdt, W. Bruce; Smrekar, Suzanne E.; Banfield, Don; Giardini, Domenico; Golombek, Matthew; Johnson, Catherine L.; Lognonné, Philippe; Spiga, Aymeric; Spohn, Tilman; Perrin, Clément; Stähler, Simon C. Initial results from the InSight mission on Mars. Nature Geoscience. March 2020, 13 (3): 183–189 [2022-08-30]. Bibcode:2020NatGe..13..183B. ISSN 1752-0894. S2CID 211266334. doi:10.1038/s41561-020-0544-y. （原始内容存档于2022-10-28） （英语）. 

外部链接

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