當美國宇航局火星探測器洞察號的地震儀一直在耐心等待下一次大火星地震照亮其內部並確定其火星地殼、地幔、地核結構時，兩名科學家，東北大學的吉崎隆和馬里蘭大學的比爾·麥克多諾為火星建立了一個新的成分模型，其研究發表在《地球化學與宇宙化學學報》期刊上，他們使用來自火星岩石和軌道衛星測量結果來預測其核幔邊界的深度，該邊界位於地表以下約1800公里處。

並能夠表明其核心含有適量的硫、氧和氫作為輕元素。吉崎隆解釋說：了解岩石行星的組成和內部結構可以告訴我們形成條件、核心如何以及何時從地幔分離，以及從地幔中提取地殼的時間和數量。早期的天文學家利用行星及其衛星的分離距離和軌道週期來確定這些天體的大小、品質和密度。今天的軌道宇宙飛船提供了關於行星形狀和密度的更多細節，但其內部的密度分佈仍然未知。

行星的地震剖面提供了這一關鍵的洞察資訊，當地震震動行星時，聲波在其內部以由其內部成分和溫度控制的速度傳播。密度上的強烈對比，例如岩石和鋼鐵，導致聲波的響應不同，揭示了核幔邊界深度和這些層可能組成的細節。到19世紀末，科學家們假設地球內部有一個金屬核心，但直到1914年地震學家才證明，金屬核心在2900公里深的地方存在。

地震學家揭示了地球內部的結構，這有助於定位震源和了解地震的性質。阿波羅宇航員安裝的四臺月球地震儀，揭示了月球的核-地幔-殼結構。火星，第二個被探測次數最多的行星，在2018年年中從洞察號火星探測任務中收到了的第一個地震訊號。行星的組成模型是通過將地表岩石、物理觀測和球粒隕石（行星的原始構造塊）的資料結合在一起而開發出來。

這些隕石是岩石和金屬的混合物，就像行星一樣，它們是由早期太陽星雲吸積出來的固體組成。不同比例的鎂、矽和鐵的氧化物以及鐵和鎳的合金組成了這些固體。研究發現火星地核只有其品質的六分之一，而地球的地核則是其品質的三分之一。這些發現與火星比地球更多的氧原子、更小的地核和紅色表面是一致的。同時還發現火星的揮發性元素丰度高於地球，例如硫和鉀，但這些元素的丰度低於球粒隕石。

當探測到火星地核-地幔邊界的深度時，美國宇航局（NASA）火星探測器“洞察號”任務中的地震儀將能夠直接測試這個新火星模型。火星和地球的這種成分模型，為行星的起源和性質以及它們的宜居條件提供了新線索。通過比較類地行星的組成模型，可以洞察產生行星規模相似和不同的物理化學過程。被廣泛接受的火星成分模型假設，火星中的Mn和更多難熔元素為CI球粒隕石，包括Fe、Mg和Si，它們和O一起佔火星品質的90%以上。

然而在對太Sunny球和隕石組成理解上的進步，對CI球粒隕石作為火星類似物的使用提出了挑戰，新的火星模型組成，避免了這樣的假設，並基於火星隕石和宇宙飛船的觀測資料，建模方法以前被用來預測地球的組成。該模型確定了塊狀矽酸鹽MARS(BSM)中難熔親石元素絕對丰度是CI碳質球粒隕石的2.26倍。相對於這種球粒隕石成分，火星具有中等揮發性親石元素的系統耗竭，這是它們冷凝溫度的函式。

參考期刊《地球化學與宇宙化學學報》

DOI: 10.1016/j.gca.2020.01.011