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火星新的重力地图建议行星有一个多孔的地壳

更新时间:2018-05-14

与之前的测绘相比,火星地壳厚度的新地图显示较厚区域(红色)和较薄区域(蓝色)之间的变化较小。这个观点集中在Valles Marineris,Tharsis Montes在西边的终结者附近。该地图基于美国宇航局位于马里兰州格林贝尔特的戈达德太空飞行中心科学家对红色星球重力场的建模。研究小组发现,全球火星的地壳平均密度比以前认为的要低,这意味着地壳厚度的变化较小。学分:NASA /戈达德/ UMBC / MIT / E。 Mazarico

                     

密度较低可能意味着火星地壳的至少一部分相对多孔。然而,在这一点上,团队不能排除可能存在不同的矿物成分或者可能更薄的地壳。

“地壳是行星历史上发生的一切事情的最终结果,所以密度较低可能会对火星的形成和演化产生重要影响,”美国宇航局戈达德太空飞行中心位于马里兰州Greenbelt的Sander Goossens说。 Goossens是一篇描述这项工作的地球物理研究通讯文章的主要作者。

研究人员绘制了火星地壳的密度,估计平均密度为每平方米2582公斤(约161磅每立方英尺)。这与月壳的平均密度相当。通常情况下,火星的地壳一直被认为至少与地球的大洋地壳一样致密,大约每公尺立方米2,900公斤(约181磅每立方英尺)。

新的价值来源于火星的引力场,这是一种全球模型,可以使用复杂的数学工具从卫星跟踪数据中提取。地球的重力场非常详细,因为数据集具有非常高的分辨率。最近由美国航天局的重力恢复和内部实验室研究月球,或GRAIL任务也产生了精确的重力图。

火星的数据集没有那么多的分辨率,所以从当前的重力图上确定地壳的密度更困难。因此,以前的估计更多地依赖于对火星土壤和岩石组成的研究。

文章合着者戈德德行星地质学家格雷格诺伊曼说:“当这个故事汇聚在一起时,我们得出结论,仅仅知道岩石的组成是不够的。” “我们还需要知道随着时间的推移岩石是如何被重新加工的。”

Goossens及其同事开始使用与现有引力模型相同的数据,但通过提出一个不同的约束并将其应用于获得新的解决方案,对其进行了新的改变。约束条件补偿了这样的事实:即使是最好的数据集也不能捕获每一个最后的细节。这个团队并没有采用标准方法,这个方法在这个领域被称为Kaula约束,而是创建了一个考虑火星高程变化或地形的精确测量的约束。

“通过这种方法,我们能够从现有的数据集中获得更多有关重力场的信息,”本文的第二作者Goddard地球物理学家Terence Sabaka说道。

在搭载火星之前,研究人员通过将其应用于GRAIL任务之前使用的重力场来测试他们的方法。由此得出的月球壳体密度估计基本上与每米立方米2,550千克(约每立方英尺159磅)的GRAIL结果相匹配。

从新模型中,该团队生成了地壳密度和厚度的全球地图。这些地图显示了研究人员期望的各种变化,如火星巨型火山下的密度较高的地壳。

研究人员指出,NASA的InSight任务 - 使用地震调查,大地测量和热传输进行室内探测的简称 - 预计将提供可以证实他们发现的各种测量。这项计划于2018年发射的发现计划任务将在火星上放置一颗地球物理登陆器,以研究其深层内部。

对于团队的模型,以及派生密度图和地壳厚度模型,请访问:https://pgda.gsfc.nasa.gov

出版物:Sander Goossens等人,“地球物理研究快报”2017年版“火星从重力和地形的低体积密度证据” DOI:10.1002 / 2017GL074172

资料来源:美国宇航局戈达德太空飞行中心伊丽莎白祖伯利茨基

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