當美國宇航局火星探測器洞察號的地震儀(yi) 一直在耐心等待下一次大火星地震照亮其內(nei) 部並確定其火星地殼、地幔、地核結構時，兩(liang) 名科學家，東(dong) 北大學的吉崎隆和馬裏蘭(lan) 大學的比爾·麥克多諾為(wei) 火星建立了一個(ge) 新的成分模型，其研究發表在《地球化學與(yu) 宇宙化學學報》期刊上，他們(men) 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(yu) 地表以下約1800公裏處。

並能夠表明其核心含有適量的硫、氧和氫作為(wei) 輕元素。吉崎隆解釋說：了解岩石行星的組成和內(nei) 部結構可以告訴我們(men) 形成條件、核心如何以及何時從(cong) 地幔分離，以及從(cong) 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周期來確定這些天體(ti) 的大小、質量和密度。今天的軌道宇宙飛船提供了關(guan) 於(yu) 行星形狀和密度的更多細節，但其內(nei) 部的密度分布仍然未知。

行星的地震剖麵提供了這一關(guan) 鍵的洞察信息，當地震震動行星時，聲波在其內(nei) 部以由其內(nei) 部成分和溫度控製的速度傳(chuan) 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(men) 假設地球內(nei) 部有一個(ge) 金屬核心，但直到1914年地震學家才證明，金屬核心在2900公裏深的地方存在。

地震學家揭示了地球內(nei) 部的結構，這有助於(yu) 定位震源和了解地震的性質。阿波羅宇航員安裝的四台月球地震儀(yi) ，揭示了月球的核-地幔-殼結構。火星，第二個(ge) 被探測次數最多的行星，在2018年年中從(cong) 洞察號火星探測任務中收到了的第一個(ge) 地震信號。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）的數據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(men) 是由早期太陽星雲(yun) 吸積出來的固體(ti) 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(ti) 。研究發現火星地核隻有其質量的六分之一，而地球的地核則是其質量的三分之一。這些發現與(yu) 火星比地球更多的氧原子、更小的地核和紅色表麵是一致的。同時還發現火星的揮發性元素豐(feng) 度高於(yu) 地球，例如硫和鉀，但這些元素的豐(feng) 度低於(yu) 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(yi) 將能夠直接測試這個(ge) 新火星模型。火星和地球的這種成分模型，為(wei) 行星的起源和性質以及它們(men) 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(chan) 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(wei) CI球粒隕石，包括Fe、Mg和Si，它們(men) 和O一起占火星質量的90%以上。

然而在對太陽光球和隕石組成理解上的進步，對CI球粒隕石作為(wei) 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(yu) 火星隕石和宇宙飛船的觀測數據，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(qin) 石元素絕對豐(feng) 度是CI碳質球粒隕石的2.26倍。相對於(yu) 這種球粒隕石成分，火星具有中等揮發性親(qin) 石元素的係統耗竭，這是它們(men) 冷凝溫度的函數。

博科園｜www.bokeyuan.net

博科園｜研究/來自：東(dong) 北大學

參考期刊《地球化學與(yu) 宇宙化學學報》

DOI: 10.1016/j.gca.2020.01.011

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