中國科學家重大突破！首次證實火星有「固態鐵鎳內核」 半徑達600公里

中國科學技術大學的孫道遠教授和毛竹教授率領團隊與國外學者合作，首次確認了火星內部存在一個半徑約600公里的固態內核，並揭示了其主要成分可能是富含輕元素的結晶鐵鎳合金。

引入火震陣列分析方法

中國科學技術大學介紹，研究團隊引入了火震陣列分析方法，通過對23個信噪比較高的火震事件數據進行分析，成功提取出穿過火星核心的重要震相，例如在地表反射的PKPPKP（P＇P＇）和在核幔邊界反射的PKKP。

中國科大教授孫道遠（右一）團隊合影。中國科學技術大學图片

火星核心具有分層結構

值得注意的是，實際觀測到的PKKP到時，比當前僅考慮液態核心的火星速度模型所預測的結果提前了50至200秒。這表明，火星核心具有分層結構，即外層為液態核心，而更深部則存在一個波速更高的固態內核。

火星核心具有分層結構。中國科學技術大學圖片

火星固態內核的半徑約為600公里

在進一步的分析中，研究團隊首次在火震數據中識別出被視為「固態內核標誌」的PKiKP震相信號。這一發現為火星存在固態內核提供了證據。結合不同的火核震相，團隊測得火星固態內核的半徑約為600公里，占火星半徑的五分之一。如果將火星按比例放大至地球大小，其內外核結構的比例與地球相當接近。

火星固態內核的半徑約為600公里。中國科學技術大學圖片

火星外核與內核之間存在約30%的波速跳變和約7%的密度差異

此外，火震數據顯示，火星外核與內核之間存在約30%的波速跳變和約7%的密度差異。基於這些結果，研究團隊進一步分析了內核的礦物組成。結果顯示，火星核心並非純鐵鎳構成，還可能含有12–16%的硫、6.7–9.0%的氧以及不超過3.8%的碳。這種含有輕元素的星核結構為火星磁場從早期活躍到如今沉寂的演化歷程提供了重要線索，同時也為研究地球與其他類地行星的內部演化差異奠定了基礎。

火星外核與內核之間存在約30%的波速跳變和約7%的密度差異。中國科學技術大學圖片

這項研究首次在地球以外的行星中確認了固態內核的存在，證實了火星與地球相似的核幔分異結構。研究團隊創新發展的火星地震學方法為未來探月等任務中利用地震學方法探測月球等星體的深部結構提供了重要參考。

火星快車號探測器最新拍攝的影像，為火星的氣候歷史提供了關鍵證據。科學家在山谷和隕石坑底部發現了漩渦狀的紋理圖案，這些被稱為「線狀谷底填充物」或「同心坑填充物」的特徵，正是古代冰河時期冰物質移動所留下的軌跡。

冰川雕刻地貌見證不同時期地質活動

影像中清晰顯示，火星中緯度地區存在大量由古代冰川雕刻而成的溝槽、山脊和隕石坑。特別引人注目的是科洛溝，一組近乎平行的線條斜穿過地表，形成於地殼板塊下沉的過程。周圍散布的隕石坑形狀各異，有些輪廓分明，有些已被侵蝕，還有多個相互重疊聚集，見證了不同時期的地質活動。

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歷史上經歷冷暖交替時期

據《今日科學》報導，火星歷史上經歷了冷暖交替的時期，這種變化主要受地軸傾斜改變所驅動。在較冷時期，冰層從兩極向外擴散至中緯度地區；當氣溫回升時，冰層消退，留下了如今觀察到的清晰痕跡。這些冰物質最終被更厚的岩層覆蓋，得以保存至今。

火星冰川痕跡揭示遠古「冷暖交替」氣候劇變。圖片來源：ESA/DLR/FU Berlin

大規模氣候變遷證據

目前，整個火星緯度帶都可觀察到這些冰物質移動的軌跡，充分表明這顆紅色星球曾發生過大規模的氣候變遷。這些發現不僅重塑人類對火星歷史的理解，也為研究行星氣候變化提供了重要參照。

火星冰川痕跡揭示遠古「冷暖交替」氣候劇變。圖片來源：ESA/DLR/FU Berlin