洞察號探測器在火星表面著陸。探測器上磁力儀的初步數(shù)據(jù)表明，這顆紅色星球的磁場在夜間會以無法解釋的方式擺動。
繪制：NASA
午夜時分，火星有時會出現(xiàn)磁場脈沖，這種現(xiàn)象此前從未被觀察到，發(fā)生原因未知。
NASA的首個地球物理探測器“洞察號”帶來了不少驚人的初步發(fā)現(xiàn)，這只是其中之一。2018年11月，洞察號成功著陸后即開始收集信息，幫助科學家更好地了解我們的鄰居：火星的內(nèi)部結構和演化過程，比如測量上地殼的溫度、記錄地震的聲音，以及測量火星磁場的強度和方向。
上周，歐洲行星科學大會與美國天文學會舉行了聯(lián)合會議，會上的幾次報告透露，初步數(shù)據(jù)表明，火星的磁場非常狂野。
除了奇怪的電磁脈沖，著陸器的數(shù)據(jù)顯示，火星地殼的磁場比科學家預計的強大得多。而且，著陸器還在火星地表深處發(fā)現(xiàn)了一個非常特別的導電層，厚度約4公里。這個導電層可能代表一個全球液態(tài)水儲藏庫，不過現(xiàn)在下結論還為時過早。
地球上的地下水是一個隱藏的海洋，被沙子、土壤和巖石深鎖于地下。楊百翰大學的行星科學家Jani Radebaugh沒有參與此次研究，他說，如果火星也有類似的情況，“我們不應該感到驚訝”。但如果這些測量結果得到證實，現(xiàn)代火星上擁有這么大規(guī)模的液態(tài)水，那么它必然對過去或現(xiàn)在可能存在的生命有著重要影響。
到目前為止，這些數(shù)據(jù)還沒有經(jīng)過同行評審；隨著時間的推移，初步發(fā)現(xiàn)和解釋的一些細節(jié)無疑會有所調(diào)整。盡管如此，洞察號還是為我們帶來了令人驚嘆的火星世界。這個探測器或?qū)氐赘淖兾覀儗鹦悄酥琳麄€銀河系其他巖石星球的理解。
北卡羅萊納州立大學的行星地質(zhì)學家Paul Byrne沒有參與這次工作，他說：“我們正在以從未有過的方式深入了解火星的磁場歷史?！?/p>
兩個世界的故事
由于旋轉(zhuǎn)，再加上富含鐵的液態(tài)外核在攪動，地球形成了全球范圍的磁場。地殼中的特定礦物記錄了磁場的強度和方向，根據(jù)這些自然記錄，我們知道，這個磁場已經(jīng)存在了一段時間，而且在不同地質(zhì)年代有很大變化。1997年，火星全球探勘者號發(fā)回了相關數(shù)據(jù)，科學家在火星的地殼中發(fā)現(xiàn)了類似的磁場變化情況。
加州大學伯克利分校的行星空間物理學家Robert Lillis沒有參與此次新研究，他說：“火星也有地球上的磁性礦物?！?/p>
火星全球探勘者號探測到，這顆紅色星球地表之上95至400公里處存在磁場。在距離地表同樣高度的地方，火星的地殼磁場是地球的十倍。這意味著，很久以前，火星也有一個全球磁場。
但與地球不同的是，火星很不幸。大約40億年前，攪動的外核似乎停止運轉(zhuǎn)，導致全球磁場崩潰，只留下一個脆弱的磁場屏障，堪堪保護自己。這個磁場屏障來自太陽釋放出的輻射，即太陽風，它漸漸剝離了古老的大氣層，把可能維持生命、富含水分的世界變成了寒冷荒涼的沙漠。
為什么這兩顆星球的命運迥然不同？為了找到原因，我們首先要對火星的磁場進行盡可能詳細的測量，但從軌道上看過去，剩下的磁場強度的分辨率很低，就像從很遠的地方看一群人：如果很多人穿紅襯衫，少數(shù)人穿藍襯衫，那么遠處的相機很大程度上捕捉到的是紅色。但如果把相機推近，那些非常重要的藍色就會顯得更清楚。
科羅拉多大學的大氣和空間物理研究員Dave Brain沒有參與此次研究，他說：“在磁場測量方面也是這樣?？康迷浇?，就越能了解構成情況?！?/p>
午夜謎團
洞察號的磁力儀是首個安置在火星表面的磁力儀，科學家因此對火星地殼磁場有了深入了解，不過測量結果有點出乎意料：和過去軌道測量預測的結果相比，洞察號附近的磁場強了約20倍。
Brain熟悉洞察號的數(shù)據(jù)，他表示，這種強大穩(wěn)定的磁信號來自附近的巖石，但目前還不清楚它們是位于地下深處，還是更靠近地表。Byrne說，確定位置很重要，因為如果是地表附近較新的巖石，那意味著火星周圍的強磁場持續(xù)的時間比我們以為的要長。
更奇怪的是，洞察號還發(fā)現(xiàn)，它附近的地殼磁場時不時會擺動。加州大學伯克利分校的空間物理學家、洞察號科學團隊成員Matthew Fillingim解釋說，這種擺動即磁脈沖。
這些脈沖反應了磁場強度或方向的波動，不算非同尋常。因為上層大氣的擾動、太陽風的作用，以及行星磁泡的扭曲等因素，地球和火星經(jīng)常會出現(xiàn)這樣的現(xiàn)象。
奇怪的是，火星的磁脈沖出現(xiàn)在午夜時分，仿佛有一個看不見的夜間計時器。
洞察號位于火星的赤道附近，在地球上相同的地理位置，晚上卻沒有這類磁脈沖。地球夜間的磁脈沖往往發(fā)生在高緯度地區(qū)，并帶來南北極光。目前，關于火星上為什么會有磁脈沖，科學家還沒有找到確切答案，不過有一種推測。
雖然不再具備強大的全球磁場，但在太陽風與稀薄的大氣層的相互作用下，火星周圍存在一個微弱的磁泡。這個磁泡又被太陽風的磁場壓縮，導致部分地方的形狀似尾巴。午夜時分，火星上的洞察號與這條尾巴對齊，當它穿過時，尾巴就會像撥動吉他弦一樣撥動地表的磁場。
如果高空飛船，如NASA火星大氣與揮發(fā)物演化任務的軌道飛行器，恰逢其時地經(jīng)過洞察號上方，或許就能證明這一點。不過，目前這還是一個未解之謎。
火星深處
在一場關于火星磁場的演講中，科學家還提到，磁信號的特征顯示，在火星表面之下的某處，似乎存在導電層。雖然研究團隊還不能確定具體深度，但他們認為不會超過100公里。
Brain解釋說，在地球沙漠中的測試表明，磁力儀可以告訴我們地下是否有水。同樣的，洞察號的磁力計顯示，整個火星都覆蓋著冰水層或者有溶解固體物的含水層。
目前還不清楚火星過去的地表水體在湖泊、河流甚至海洋中存在了多長時間，但可以確定的是，如今火星的地表之下存在咸水庫。Radebaugh告訴我們，越往深處，火星的地殼越溫暖?？紤]到火星地表下有大量的冰，我們有理由認為，地下含水層中也應該有液態(tài)水。
但Brain說，還有一些細節(jié)問題，且需要排除導致磁脈沖等其他因素。洞察號探測器有一個鉆頭，但只能挖掘到地面下約5米的地方，所以科學家必須通過其他方法來檢驗這一推論，或許要靠未來的火星任務。
Brain還補充說，無論火星含水層是否存在，洞察號的測量結果都具有重要價值，包括磁場數(shù)據(jù)。雖然只是駐扎在埃律西昂平原的某一處，但洞察號一定會帶來火星上各種各樣的奇跡。
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