研究首次确证火星存在固态内核
来源:科技日报 日期:2025-09-10
科技日报讯(记者吴长锋)记者9月4日从中国科学技术大学获悉,该校教授孙道远、毛竹团队联合国外学者,通过深入分析美国国家航空航天局洞察号(InSight)探测器记录的火震数据,首次确证火星内部存在一个半径约600千米的固态内核,并揭示其主要成分可能是富含轻元素的结晶铁镍合金。相关论文日前发表于国际期刊《自然》。
作为太阳系内与地球环境最为相似的类地行星,火星一直是行星内部结构与演化研究的重要对象,也是深空探测的核心目标之一。2018年,研究人员首次获得火星震直接观测数据。不过,尽管已记录上千次火震数据,但信号微弱和噪声干扰等问题,严重限制了研究人员对火星深部结构的研究。
为应对这一挑战,研究团队创新性引入火震阵列分析方法,通过对23个信噪比较高的火震事件数据的分析,成功提取出穿过火星核的关键震相。对相关数据的分析表明,火星核具有分层结构,即外层为液态核,而更深部则存在一个波速更高的固态内核。
在进一步分析中,研究团队首次在火震数据中识别出被视为“固态内核标志”的PKiKP震相信号。这一发现为火星存在固态内核提供了证据。
同时,火震数据显示,火星外核与内核之间存在约30%的波速跳变和约7%的密度差异。在此基础上,研究团队进一步对内核的矿物组成进行了分析。结果显示,火星内核并非由纯铁镍构成,还可能包含12%—16%的硫、6.7%—9.0%的氧以及不超过3.8%的碳。这种含有轻元素的星核结构,不仅为研究火星磁场从早期活跃到如今沉寂的演化历程提供了重要线索,也为对比地球与其他类地行星的内部演化差异奠定关键基础。
据介绍,该研究首次在地球以外的行星中确认了固态内核的存在,证实了火星与地球相似的核幔分异结构。研究团队创新发展的火星地震学方法,为未来探月等任务中利用地震学方法探测月球等星体深部结构提供了重要参考。同时,该成果标志着我国科研团队在行星内部结构探测领域迈出关键一步,彰显了我国在行星科学与地球物理交叉研究中的创新能力与国际影响力。