鐵是地核中的主要元素，那么火星核的情況怎樣？

初始估計(jì)值不準(zhǔn)確

以往的探測發(fā)現(xiàn)，火星核基本上也由液態(tài)鐵合金構(gòu)成?？茖W(xué)家對火星核密度的初始估計(jì)值表明，火星核中的輕元素比例大約為20%。但這個比例高得實(shí)在太離譜，因?yàn)檎嬗羞@么高的話，火星核的密度就太低了。科學(xué)家對此很疑惑。

這些初始估計(jì)值是基于在洞察號火星車（以下簡稱洞察號）附近發(fā)生的地震。這些地震的地震波反射自火星核一火星地幔的交界處，因此無法反映火星最深處——火星核的情況，所以初始估計(jì)值并不準(zhǔn)確。

超級計(jì)算機(jī)模擬

為了推測如此深度的地質(zhì)情況，科學(xué)家通常需要比較對包含不同比例輕元素的合成鐵合金的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。在實(shí)驗(yàn)室里，這些合金被施加與火星內(nèi)部相仿的高溫和高壓，這讓科學(xué)家能直接測量合金密度和地震波速度。然而，目前這方面的大部分研究針對的都是地球內(nèi)部的情況，對研究火星并不太適用。因此，在最近的新研究中，科學(xué)家還采用了一種新方法——運(yùn)用特殊算法進(jìn)行超級計(jì)算機(jī)模擬，算出了一系列合金的相關(guān)數(shù)據(jù)。

2021年8月和9月，洞察號的地震儀記錄到了發(fā)生在火星另一側(cè)的兩次地震，其中有一次由流星撞擊火星造成。這兩次地震所產(chǎn)生的地震波一直到達(dá)了火星核。根據(jù)洞察號的這些新觀測結(jié)果，科學(xué)家現(xiàn)在得以確定火星地面下深達(dá)1000千米處的密度和地震波速度。

當(dāng)科學(xué)家把算出的數(shù)據(jù)與洞察號測得的地震波數(shù)據(jù)進(jìn)行比較時，卻遇到了一個問題：實(shí)驗(yàn)用的所有合金的組成，與采用洞察號探測數(shù)據(jù)算出的火星核頂層及火星核中心的合金的組成都不能完全匹配。這是怎么回事？

竟然是一個夾層在作怪

經(jīng)過檢查科學(xué)家才意識到，他們之前認(rèn)為是液態(tài)火星核最外層的部分其實(shí)根本就不屬于火星核，而是屬于火星地幔的最底層?？茖W(xué)家還發(fā)現(xiàn)，如果火星核由液態(tài)硅酸鹽組成，那么他們對火星核最外層150千米的密度和地震波的計(jì)算值就與洞察號的測量值吻合。問題是，雖然火星地幔是由固體硅酸鹽構(gòu)成的，但火星核絕不是由液態(tài)硅酸鹽構(gòu)成的。這就意味著，在火星的液態(tài)鐵合金核與固態(tài)的硅酸鹽地幔之間，還夾著一個厚度為150千米的液態(tài)硅酸鹽層。對早期探測到的火星地震情況的進(jìn)一步分析，再加上更進(jìn)一步的超級電腦模擬，證實(shí)了火星的這個巖漿層。

火星核平均密度為何偏低

新研究表明，雖然之前估計(jì)的火星核半徑為1800～1850千米，但其實(shí)應(yīng)減掉在之前估計(jì)中包含進(jìn)去的150千米厚的巖漿層，即火星核半徑實(shí)際為1650～1700千米，約為火星半徑的一半。雖然這個值小于之前的估計(jì)值，但因?yàn)橘|(zhì)量不變，所以可判定火星核密度比之前的估計(jì)值大，也就是火星核包含的輕元素沒有那么多。根據(jù)新的計(jì)算，火星核中的輕元素比例在9% -14%之間。

這個新結(jié)果意味著，火星核的平均密度仍然偏低，但并未偏離典型的恒星形成理論。雖然火星核中輕元素比例的上限從20%降到了14%，但仍比地球核的高?？茖W(xué)家說，這可能是因?yàn)榛鹦鞘窃诤茉缙诰托纬傻?，?dāng)時太陽仍被由輕元素構(gòu)成的星云氣體環(huán)繞，這些輕元素很可能聚集到了火星核中。

被迫停工的洞察號

洞察號火星車于2018年5月5日發(fā)射，同年11月2 6日抵達(dá)火星。洞察號在火星表面運(yùn)作了4年，于2022年12月終止任務(wù)，原因是火星沙塵遮住了洞察號的太陽能電池板，洞察號因?yàn)槿彪姸鵁o法再運(yùn)作。不過，洞察號傳回地球的大量探測數(shù)據(jù)，依然可供科學(xué)家再分析多年。