火星遭受的陨石撞击次数是之前认为的五倍

他们的研究结果刚刚发表在《自然天文学'，表明每年有 280 到 360 颗陨石撞击这颗红色星球，留下 8 米多宽的撞击坑。该研究的共同负责人 Geraldine Zenhäusern 表示：“这一比率几乎是仅从轨道图像估计的数字的五倍。我们的研究结果表明，地震学是测量撞击率的绝佳工具。”

一种新型的“火星震”

研究人员利用美国宇航局“洞察号”任务期间部署的地震仪数据，发现在空间站附近记录的六次地震事件此前已被确认为陨石撞击。现在，Zenhäusern 和他的团队发现，这六次地震事件只是冰山一角，因为它们实际上属于一个更大的“火星地震”群，即所谓的“甚高频”（VF）事件。

这些地震的震动发生得比类似震级的构造地震快得多。例如，虽然火星上“正常”的 3 级地震通常持续几秒钟，但由撞击引起的相同强度的地震仅持续 0.2 秒或更短。通过分析大量“火星地震”的频谱，研究人员确定了另外 80 起由陨石撞击引起的地震。

三年的工作

调查始于 2021 年 12 月，一年前，太阳能电池板上的灰尘结束了洞察号的任务。当时，一场遥远而强烈的地震产生的地震波使整个火星像钟一样响起。遥感系统将那次地震与一个 150 米宽的陨石坑联系起来。为了证实这一点，洞察号团队调用了火星勘测轨道器 (MRO) 的背景相机 (CTX) 来搜索其他与洞察号探测到的地震事件的时间和地点相匹配的近期陨石坑。

侦查工作取得了成果，研究人员很幸运地发现了第二个新形成的陨石坑，直径超过 100 米。但较小的陨石坑（篮球大小的陨石撞击地球时形成的陨石坑，按理说应该更常见）仍然很难发现。而这正是 Zenhäusern 和他的同事现在成功做到的。

数据不准确

每年约有 17,000 颗陨石坠落地球，但除非它们飞过夜空，否则很少被发现。事实上，它们中的大多数在进入大气层时就会解体。但火星的情况不同，因为那里的大气层比地球的大气层薄 100 倍，这使得火星表面“毫无防御能力”，容易受到更大、更频繁的陨石撞击。

到目前为止，行星科学家一直依赖于保存完好的陨石撞击月球的图像和轨道模型，但将这些估计值外推到火星被证明是非常棘手的。科学家必须考虑到火星更大的引力和与小行星带的距离，这意味着撞击这颗红色星球的陨石比撞击月球的陨石多。另一方面，席卷火星表面的无数沙尘暴导致陨石坑的保存状况远不如月球上的陨石坑，因此从轨道图像中不容易探测到。但是当陨石撞击火星时，撞击产生的地震波会穿过地壳和地幔，可以被地震仪捕捉到。

据该研究的合著者、帝国理工学院的娜塔莉亚·沃西卡 (Natalia Wójcicka) 介绍，“我们根据所有 VF 火星地震的震级及其距离估算了陨石坑的直径，然后利用这一直径计算出一年内洞察号着陆器周围形成了多少个陨石坑。最后，我们根据这些数据推断出每年在整个火星表面发生的撞击次数。”

“尽管在平坦、尘土飞扬的地形上可以更好地看到新的陨石坑，它们在那里真正引人注目 – Zenhäusern 补充道 – 这种地形覆盖的火星表面不到一半。“而且灵敏的 InSight 地震仪能够听到着陆器范围内的每一次撞击。”

行星的年龄

就像我们脸上的线条和皱纹一样，撞击坑的大小和密度可以揭示行星体不同区域年龄的宝贵线索。陨石坑越少，它们所在区域就越年轻。例如，金星几乎没有可见的陨石坑，因为它的表面不断受到火山活动的重塑，而地球上大多数存在的陨石坑已被侵蚀和地壳运动抹去。但水星和月球的大气层稀薄，地质活动很少，表面未受改变，非常古老，到处都是撞击坑。火星的情况则处于中间状态，一些区域古老，另一些区域则年轻得多。

研究发现，火星上几乎每天都会出现一个直径8米的陨石坑，而直径30米的陨石坑则大约每月会出现一个。

“这是首次通过地震数据确定陨石撞击火星表面频率的研究，这也是火星洞察号任务的主要目标之一，”苏黎世联邦理工学院、该任务首席研究员、NASA 的 Domenico Giardini 说道。“这些数据将影响未来火星任务的规划。”

第二项研究

另一支来自布朗大学的研究团队也刚刚根据洞察号任务地震仪的数据进行了类似的研究，并在《科学进展》杂志上发表的一篇文章中宣布发现了 8 个新的撞击坑，这些撞击坑之前从未被轨道上的航天器发现过。根据这项研究，火星受到太空岩石撞击的频率比之前预想的要高得多，撞击率是之前估计的两到十倍，具体取决于岩石的大小。