“洞察號”火星探測器

2018年11月，美國宇航局（NASA）的“洞察號”火星探測器降落在火星，開始了為期兩年的火星地​​震學與內部環境的研究任務。僅1年半後，一系列研究成果開始釋出。

其中一項研究最近發表在《 自然地球科學 》雜誌上，它向我們分享了一些有關火星磁場的有趣發現。

加拿大不列顛哥倫比亞大學地球，海洋和大氣科學教授， 行星科學研究所的資深科學家凱瑟琳·約翰遜領導的研究小組的發現，“洞察號”火星探測器降落的隕石坑內的磁場強度比預期強十倍。這些發現可以幫助科學家解決有關火星形成和隨後演化的關鍵謎團。

這一發現“洞察號”的磁感測器獲得的，該感測器研究了任務著陸區內的磁場。 這個淺火山口位於稱為埃律西昂平原的區域，該區域位於火星赤道以北，地勢平坦。

火星埃律西昂平原

埃律西昂平原地勢平緩，海拔約-2公里，東西橫跨約三千公里。

選擇該區域是因為它具有平坦，低海拔和低碎片的正確組合，可以使“洞察號”能夠深入探查火星內部。

在執行此任務之前，對火星磁場的估值來自火星軌道上的衛星，兩者平均距離超過150公里。

約翰遜說：“先前衛星任務的一大未知數是火星小區域的磁化情況。通過將第一個磁感測器置於地面，我們獲得了有關火星內部結構和高層大氣的寶貴新線索，這將有助於我們理解它以及其它類似行星是如何形成的。”

測量火星上的磁場是了解火星數十億年前擁有的全球磁場的性質與強度的關鍵。該磁層的存在是由於火星表面上存在磁化岩石造成的，它們導致火星存在區域性以及相對較弱的磁場。

根據其它任務收集到的資料資訊，科學家預測大約在42億年前，火星磁場突然“關閉”。 這導致太陽風在接下來的幾億年裡慢慢剝奪了火星大氣層，火星地表最終變成了今天這番的乾燥之地。

由於火星表面的大多數岩石還太年輕，無法被這個古老的磁場磁化，研究小組認為這一磁場一定來自更深的地下。

約翰遜解釋說：“我們認為它來自埋在地下幾公里到十公里之間的任何古老的岩石。如果沒有洞察號提供的磁資料以及地質和地震資訊，我們無法推斷出這一點。”

未來的研究將繼續深化這些資料資訊。美國宇航局的“火星2020漫遊車”（毅力號），歐空局的羅莎琳德·富蘭克林漫遊車以及我們中國的火星1號均計劃於今年夏天發射。

“洞察號”的磁力計還設法收集了有關火星高層大氣以及周圍空間環境中存在的現象資料。

像地球一樣，火星也暴露於太陽風中，該帶電粒子流是從太陽發出的，並將其磁場帶入行星際空間，因此稱為行星際磁場 （IMF）。但是，由於火星缺乏磁層，因此對太陽風和天氣事件的保護較少。這使得火星著陸器能夠研究太陽風對火星和地球的不同影響。

約翰遜說：“由於我們之前對火星的所有觀測都是從其大氣層甚至更高的高度進行的，因此我們不知道太陽風的干擾是否會傳播到地表。這對於未來的宇航員執行火星飛行任務是一件很重要的事情。”

另一個有趣的發現是火星區域性磁場在晝夜之間波動的方式，尤其是在午夜前後發生的短暫脈動，持續了幾分鐘。 約翰遜和她的同事們認為，這是由太陽輻射，行星際磁場和火星高層大氣中的粒子之間的相互作用引起的。

這些資料還證實，在火星的高層大氣中及其上方發生的事件可以在火星表面被檢測到。它們還提供了行星大氣特性的間接影象，比如它的電荷量以及高層大氣中存在的電流。

至於神祕的脈衝，約翰遜和她的團隊不確定是什麼原因造成的，但認為它們也與太陽風與火星的相互作用有關。

“洞察號”首席研究員，美國宇航局噴氣推進實驗室的布魯斯·班納特說：“磁感測器的主要功能是清除環境和著陸器本身的磁性噪音，用於我們的地震實驗，因此，所有這些資訊直接支援火星任務的總體目標。例如，時變場對於火星深層電導率結構的未來研究非常有用，這與火星的內部溫度有關。”

這僅僅是“洞察號”第一年任務資料所產生的六項研究之一，它將在2020年底結束其為期兩年的主要任務。

X波段無線電測量尤其令人感興趣，它將顯示火星在其軸上旋轉時的“擺動”程度，這反過來又將有助於揭示火星核心（固體或液體）的真實性質。