洞察号“吃瓜”，惊觉火星尚未“死透”！

2018年， NASA往火星上发射了一个探测器，能全面进行地震勘测、地形测绘与地热传导分析（Interior exploration using Seismic Investigations, Geodesy and Heat Transport）。它的上述功能可以被巧妙地拼读为“InSight”，因此被人们形象地称为洞察号。

洞察号任务徽章 | NASA/JPL-Caltech

时间一晃两年多，这个在命名上颇下了一番功夫的小东西一直在火星上搞它的“洞察”，为人类积累了丰富的第一手观测记录。

当这些观测数据以及相应的分析结果在国际顶级期刊《自然‧地球科学》2020年第2期上专刊发表时，人们第一次发现，火星或许曾拥有一颗极为活跃的地核，它的上空似曾飘扬着天鹅绒般流淌的极光；人们同时发现，今日的火星仍然有着频繁激发的构造活动，看似沉寂的地壳内部，依然响彻着一个活跃地质时代的袅袅余音；当这些地壳的振动穿越岩石裂隙进入洞察号的“耳朵”时，又让洞察号看清了火星表层的地质结构，看到在那似乎凉透的星壳下部，可能依然残留着余温未降的岩浆活动。

所有这些特征，没有让我们的红色邻居变得更加奇异疏离，相反，让它看上去和地球更像了。以至于人们不得不思忖这样的可能性：火星的史前，是否和成功孕育了生命的地球一样，曾洋溢着充满活力的色彩呢？

艺术家绘制的在红色荒原上执行任务的洞察号，岩层切面的结构根据最新发回的数据分析而绘制 | IPGP/Nicolas Sarter

火星“吃瓜”大戏

虽说现在离夏天还早，可只要回想上一个夏天你购买西瓜的经历，洞察号的技术手段也就不那么难理解了。

为了买到最可口的西瓜，第一眼你会观察瓜皮的颜色和质地，然后你抱起它，敲一敲、听一听，通过回声了解它内部的结构——是生还是熟、是脆瓤还是沙瓤？

如果此时仍然不敢肯定，一般我们会喊卖瓜师傅帮着切个三角口子，亲自常常瓜瓤的品质。至此，这个瓜能不能吃、吃起来味道怎么样，也就心知肚明了。

NASA花了近10年时间，斥资8亿多美元，无非也就是想做个一模一样的事。

火星就是宇宙中的那个“大瓜”。尽管观察它的表面并不是什么难事，业余行星摄影爱好者甚至可以坐在自家后院，用安装了行星摄像头的天文望远镜拍摄火星表面的土壤颜色特征、白色极冠的比例等，毋庸说NASA直接发射到火星轨道上的那些携带着高精度成像仪的遥感探测器了。

虽然通过遥感方法获得了极为清晰的图像，可只看到一颗星球的表皮无疑是隔靴搔痒。只有亲自到火星表面，也像买瓜那样敲一敲、听一听，最好能直接接触内部结构，才可知道它的地壳下边到底有些什么门道。

洞察号就带了这么一个机械“耳朵”——内部结构地震实验仪（SEIS），专门收听火星的瓜瓤波，哦不对，是地震波。这是一种机械波，在不同物质成分里波速不同，遇到不同物质之间的天然界面会发生反射和折射。通过接收地震波数据，洞察号就可以知道火星内部的物质成分和结构了。

洞察号Logo的设计形象，其实就是从地表某处传向内部的地震波正在映射星体内部的结构 | NASA

关键是谁来敲。洞察号自己那小身板自然别指望了。人们把希望寄托在了天然地震上。

一般认为，火星地震在两种情形下可以出现：一种是外来小行星撞击——当然，这需要碰运气，因为没有谁能遥控一颗小行星撞谁不撞谁，这事儿只能随缘；另一种情形，就是靠火星自己内部发震了。

可火星能震么？这本身就是一个很关键的科学命题——如果火星发震，就能说明它依然维持着内部的地质活动。洞察号的To do list上，可以直接添加一个对勾了。

而更直接的——就是需要那把切开西瓜皮的刀了。洞察号配备的是热传感物理特性箱（HP3），能够自行在火星地表打一个5米深的洞，部署探头直接测量地壳的温度，了解内部的物理特征。与之同步，洞察号的携带的其它设施还可以测量着陆地区的天气情况、以及火星地表的磁场强度等。

虽说被昵称为“鼹鼠”的HP3在打洞方面遇到了困难，至今未能真正切开火星的瓜皮，但利用其他装备，星际吃瓜大户洞察号敲出了一个更加透彻、也更加“反常识”的火星。

这可不是地球上哪个村儿的施工现场，这是洞察号正在向另一颗星球的地壳内部钻孔。当然，钻孔遇到了麻烦，昵称“鼹鼠”的HP3总是在快要钻进去的时候又重新退出来。目前这个问题仍未搞定 | NASA

地球的常识欺骗了你

从40多亿年前开始，地球与火星这两位姊妹行星，就绕着太阳一直跳着不知疲倦的圆舞曲。两者相隔最近时只有5000多万公里。在宇宙的尺度下，着实在是一个几乎可以忽略的距离。

但是，自科学启蒙时代以来，人们一直搞不明白这么一个问题——为什么相隔如此近，地球就能孕育出生命，不仅中途从未断绝，甚至一路演化出智慧文明；而火星，不但至今未发现任何生命活动，甚至连地质活动也早就销声匿迹，最终成为一颗夭亡的死星呢？

想弄明白这个问题，最直观的方法自然是全面调研两颗星球的特点，比比看他们之间有什么相同点与不同点。

科学家获得的丰富证据表明，今日地球生命的维持和演化离不开以下各方面特征——

首先，地球有适宜呼吸的氧气、这样我们就不会窒息；

其次，地球有恰到好处的温度，不仅我们不会冻死，液态水也不会大规模冻结，从而可以在地表活跃循环；

第三，地球有着活跃的地质活动，不仅能源源不断地塑造山脉、扩张大洋，还可以通过火山作用的形式输出巨量温室气体（如二氧化碳等），在冰期来临为大气裹上棉被，令地表不至于万里冰封。如果二氧化碳过多，海洋化学沉积作用又会把它们重新存储到岩石圈里，再交由板块运动将其带回地幔，完成循环；

再然后呢，地球中心还有一个由液态铁组成的庞大外核，它包裹着一颗炽热明亮的内核，在内核的加热下，外核的液态铁浆不停地翻搅，在地球上空创造出强大的磁场，时刻屏蔽着来自太阳的带电离子流，从而保护大气层和生物圈不至于被离子流轰飞….

大气化学、气候演变、地质作用、碳循环平衡、地球电磁效应，等等…… 无论缺了哪个条件，生命的演化和发展脉络可能都要完全改写。

然而复杂的表象背后往往隐含着深奥的简洁。科学家发现，这些几乎囊括了各个学科、看似风马牛不相及的环境属性，却最终都能贯穿进一条简单的线索里——

地球的个头，比火星大。

火星的直径，只有地球的大约一半 | NASA

火星的常识也欺骗了你吗？

好奇号等其它火星车拍摄的火星地貌，有力表明了这颗星球表面曾经也有着丰富的液态水海洋。

然而，火星太小，其地核的能量总储备也就少，表面散热也就快。这导致它形成不久（距今30多亿年前），液铁外核就早早停摆了，令它失去了抵御太阳风的磁场。暴露在太空环境中的大气圈和水圈很快就被来自太阳的高能离子流一扫而空。

另一方面，火星的内部地质活动也一样被釜底抽薪——当热量停止供给，岩浆就无法形成、火山也无法喷发，不安分的岩石圈甚至连大规模断裂和碎裂都无法实现，更毋言高度复杂的行为比如板块活动了。

就这样，当火星内部地质活动和表层大气和水的活动都趋于停滞，等待这颗星球命运的，也只能是30多亿年的死寂了。

这就是科学界一直以来对火星的认知。

直至洞察号入场、勘测、发回数据。

这是洞察号在火星实拍的画面，地面上那个金属圆盘就是探听火星地震的装置。此外，洞察号还记录下了火星上的天气变化 | NASA/JPL-Caltech

实际上，自2019年4月洞察号首次监听到火星地震以来，短短不到一年时间，它收听到的疑似火星地震信号已经超过450次，最大的震级可达4.0级。

尽管这种级别的地震并不能直接贯穿火星的核心、从而识别出内部圈层的精确结构，但它们的存在，至少说明了一件事——这个星球，还是可以窸窸窣窣地搞些小动作的。

地震需要能量。搞出这些小动作的能量来自于哪里？

科学家沿着信号，把目光锁定到洞察号工作区（埃律西昂平原，Elysium Planitia）附近的塞柏鲁斯槽沟 （Cerberus Fossae）里。信号表明，这个沟壑区域的地下很可能存在着岩浆活动。当岩浆在下面汩汩胎动时，就会以地震波的形式向周围释放出能量。

此外，通过磁场计测量，洞察号发现火星有着远比预测更频繁的磁场波动，磁场的强度比预估的高10倍之多。

显然，火星看来并没有真正死去，它的内部还留存着微弱的余声，仿佛在低声诉说着自己那早已埋在几十亿年前的历史。

火星内部长这样。我们说“火星内部早早冷却”了，并不是说它的核心已经坚固冰冷，而是说它内部提供的热量不足以支撑地表进行活跃的地质活动 | NASA

借助洞察号的“耳朵”、借助我们对行星演化规律的理解，我们可以沿着今日火星上这些细微的蛛丝马迹，回味那个曾经有着一颗灼热内核的青年行星，曾经塑造的辉煌盛况。

今日地下活跃的岩浆作用，放在旧日，就是地表溢流泛滥的熔浆。

今日未曾停息的构造振动，放在旧日，就是塑造大地的的强大活力。

今日荒凉的河床沉积物，放在旧日，就是一条奔越万里的亘古水脉；

今日微弱的表层磁场，放在旧日，就是闪烁飘忽的北极光，以及那磁层下护佑的大气与海洋。

当每一份拼图都被恰到好处地放回时光的长卷里，人们得以看到，在那个已经无法追回的亘古时代，甚至连地球都依然面对着不明确的命运时，在它不远的太空中，闪烁着一个大气湍流、海洋涌动的蓝色星球。

地震活动、岩浆作用、地表天气特征，都被“小小全才”洞察号收入眼内 | J.T. Keane/Nature Geoscience

在这样的环境里，又能孕育出怎样的可能性呢？

善于洞察的人类其实期待着的是一件很简单的事——他们只想对邻居道一声你好，然后确认彼此并不孤单。

作者：溯鹰

编辑：Steed

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