臺北市立天文科學教育館

在美國NASA火星洞察號任務的最後一年，一場強烈的地震使蘇黎世聯邦理工學院的研究人員能夠確定火星地殼的全球厚度和密度。平均而言，火星地殼的厚度比地球或月球要來得厚。

圖說：左圖為火星表面的地形分布，右圖為地殼厚度的分布。（Credit: MOLA Science Team / Doyeon Kim, ETH Zurich）

研究人員利用2022年5月一次大規模火星地震的數據，從這次估計為4.6級的地震中觀測到的表面波，不僅直接從震源傳播到測站，還繞行整個火星好幾次。這些數據不僅提供有關火星特定區域的資訊，還提供了全球觀察。

本研究已發表在《地球物理研究快報》期刊，主要作者Doyeon Kim提到，他們測量了這些表面波在不同頻率下傳播的速度。這些地震速度提供對不同深度的內部結構的了解，以及全球結構的地震觀測數據。

將他們獲得的結果與火星重力和地形的現有數據相結合，能夠確定火星地殼的厚度為平均42至56公里。平均而言，地殼在伊希斯撞擊盆地（Isidis impact basin）最薄，厚度約為10公里，在塔爾西斯地區（Tharsis province）最厚，約為90公里。相較之下，地球地殼的平均厚度為21至27公里，而阿波羅任務地震儀測定的月球地殼厚度約在34至43公里之間。

研究人員發現火星北部低地和南部高地的地殼密度是相似的，且南半球的地殼比北半球延伸的深度更大。Kim提到，這一發現非常令人興奮，結束了長期以來關於火星地殼起源和結構的討論，因有人認為可用不同的岩石成分來解釋南北半球地形的差異。況且，去年對火星表面隕石撞擊的分析已經證明了火星南北的地殼是由相同的物質所組成。

Kim說：「我們的研究提供了火星是如何產生熱能，並解釋了火星的熱歷史。」今日火星內部的主要熱源是放射性元素（如釷、鈾和鉀）衰變的結果，研究發現，這些產熱元素的50％到70％存在於火星地殼中，這可以解釋為什麼今日地下的某些區域仍有熔融作用的發生。（編譯／吳典諺）

資料來源：蘇黎世聯邦理工學院