如果把火星地震“挪到”地球上,会有怎样的震感?


   2019-08-06 丨 科普 丨 nasachina  丨  1 Comment 丨  502

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如果把火星地震“挪到”地球上,会有怎样的震感?

这幅艺术概念图对火星地震波进行了模拟:当地震波穿过火星不同的内部壳层时,它会是什么样子。
图片来源:NASA、JPL-加州理工学院、苏黎世联邦理工学院、马丁•范德里埃尔(Martin Van Driel)

在最近的一系列地震发生后,整个南加州的居民都感受到了地动山摇。但是,在我们的太阳系之中,地球并不是唯一会经历地震的星球:月球和火星都会发生地震。50年前,在阿波罗11号(Apollo 11)任务期间,美国航空航天局(NASA)在月球上部署了第一台地震仪;而就在去年年末,NASA的洞察号火星探测器(Interior Exploration using Seismic Investigations, Geodesy and Heat Transport,InSight)则给火星带去了第一台地震仪,它被称为内部结构地震测量仪(Seismic Experiment for Interior Structure,SEIS)。

4个月前,法国国家空间研究中心(Centre National d'Études Spatiales,CNES)宣布洞察号首次在火星上检测到了微弱的地震信号,明显的“火震”(Marsquake)信号发生在4月6日。SEIS地震仪由CNES提供,洞察号火星任务的“火震”服务(Marsquake Service)由瑞士研究型大学苏黎世联邦理工学院(Eidgenössische Technische Hochschule Zürich,ETH Zurich)主导,负责监测SEIS的数据。

阿波罗11号的宇航员在月球表面部署了第一台地震计的五十年后,NASA的洞察号向地球传回的火星地震实验数据为研究人员提供了非常难得的机会,让他们能将月球和地球上的地震与“火震”进行比较。位于瑞士苏黎世联邦理工学院的“火震”服务(Marsquake Service,MQS)中心负责监测火星上的日常地震活动,大约每天两次,就会有由10名地震学家组成的国际团队对火星的地震数据进行表征和分析。

地震波穿过的材料不同,地震的表象和震感就会不同。穿过地球内部的地震波能持续十多秒到几分钟的时间,而在月球上,地震可以持续一个多小时甚至更长的时间。地震波的信号范围与探测距离以及地质结构密切相关,在一个新的视频中,利用阿波罗时代在月球上留下的地震仪所记载的数据、SEIS在火星上监测到的首批地震的头两次,以及在我们的地球上记录到的地震数据,苏黎世联邦理工学院的科学家将地震波的不同表现进行了可视化证明。

在地震模拟器,也就是“摇动室”(shake room)中,科学家运行了来自不同星球世界的这些数据,他们可以亲身体验到这些地震的不同之处。火星上的微震(tremor)平静而遥远,SEIS上的地震计非常灵敏,能够迅速感知到这些微弱的信号,但它们却很难被人体感受到,为了让震感与同样放大后的“月震”(moonquake)以及未经放大的地震处于相似的人体感受程度,研究人员不得不将“火震”信号放大了1000万倍。

“我们目前正在观察火星上的两波地震,”西蒙•施特勒尔(Simon Stähler)博士说道,“第一波地震是一场高频事件,比我们想象中的更像‘月震’。第二波地震的频率则要低得多,我们认为这可能是距离不同的原因:较低频率的地震可能发生在离地震计更远的地方。与地球上地震的持续时间相比,这两次火星地震的持续时间都更长。”

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