科学家发现火星存在固态内核 与地球高度相似
日前，中国科学技术大学孙道远教授、毛竹教授团队联合国外学者在行星科学研究领域取得重大进展。研究团队通过深入分析美国国家航空航天局洞察号探测器记录的火震数据，首次确证火星内部存在一个半径约600千米的固态内核，并揭示其主要成分构成可能是富含轻元素的结晶铁镍合金。该成果日前发表于国际学术期刊《自然》。
火星作为太阳系内与地球环境最为相似的类地行星，一直是行星内部结构与演化研究的重要对象，也是深空探测的核心目标之一。对行星深部结构的探测向来充满挑战，以人类最熟悉的地球为例，科学家直到1936年才通过地震波首次推测内核的存在，而彻底确认固态内核存在耗时近半个世纪，至二十世纪八十年代才完成。相比之下，对火星内部结构的探索难度更大，2018年才首次获得火星震直接观测数据。截至目前，尽管已记录上千次火震数据，但信号微弱和噪声干扰等问题仍严重限制了对火星深部结构的研究。
为突破这一挑战，研究团队创新引入火震阵列分析方法，通过对23个信噪比较高的火震事件数据的分析，成功提取出穿过火星核的关键震相。地震波在固体中的传播速度比在液体中快，经实际观测表明，火星核具有分层结构，即外层为液态核，而更深部则存在一个波速更高的固态内核。在进一步分析中，研究团队首次在火震数据中识别出被视为“固态内核标志”的震相信号，为火星存在固态内核提供了证据。结合不同火核震相，团队测得火星固态内核半径约600公里，占火星半径的1/5，其内外核结构比例与地球高度接近。
研究团队进一步对内核的矿物组成进行分析。结果发现，火星核并非纯铁镍构成，还可能包含12%到16%的硫、6.7%到9.0%的氧以及不超过3.8%的碳。这种含有轻元素的星核结构，不仅为火星磁场从早期活跃到如今沉寂的演化历程提供了重要线索，也为对比地球与其他类地行星的内部演化差异奠定了关键基础。
该研究首次在地球以外的行星中确认了固态内核的存在，证实了火星与地球相似的核幔分异结构。研究团队创新发展的火星地震学方法，为未来探月等任务中利用地震学方法探测月球等星体深部结构提供了重要参考。同时，该成果标志着中国科研团队在行星内部结构探测领域迈出关键一步，彰显了我国在行星科学与地球物理交叉研究中的创新能力与国际影响力。