模擬水星不同化學組成彩色圖彷彿布滿璀璨鑽石。圖/美聯社
搭配洞察號的衛星在火星上空探測模擬圖。圖/美聯社
洞察號的地震儀。圖/美聯社
洞察號可探測火星地震「聲音」。圖/美聯社
火星上的隕石撞擊痕跡。圖/美聯社
火星幾乎每天都被隕石撞擊。圖/美聯社
編譯/潘楠慕
科學家長期以來一直納悶,儘管火星就位於小行星帶旁邊,大氣層又稀薄,為何表面上未見更多隕石撞擊坑。不過,一份研究根據火星上實地探測資料估算,火星每年遭隕石撞擊高達300多次,幾乎每天都有一顆隕石撞上。
由蘇黎世聯邦理工大學(ETH Zurich)和倫敦帝國學院(Imperial College London)共同領導的國際研究團隊,首度利用在火星地表的無人探測器「洞察號」(InSight)探測數據估算,每年約有280到360顆如籃球般大小的隕石撞擊,幾乎每天形成一個直徑8公尺、約每月形成一個30公尺的隕石坑。共同率領研究的行星科學家岑豪瑟(Geraldine Zenhaeusern)說:「這個撞擊頻率,是過去僅依靠在軌道以衛星拍攝影像所估算數量的5倍。」
倫敦帝國學院地球科學與工程助理研究員沃契茨卡(Natalia Wojcicka)指出,研究團隊「幾乎不敢相信」這個最新估算結果。10年前公布的火星隕石坑數量,是從衛星影像估計,「這表示,光是靠觀察表面錯失了很多隕石坑」,很多根本從未被拍到。
這份6月在《自然天文學》(Nature Astronomy)期刊發表的報告指出,根據洞察號上「內部結構地震實驗儀」(SEIS)數據,之前在探測站附近記錄到的6次地震事件,實際上是隕石撞擊引起的,而且這6次事件屬於一個更大規模的震群,是「超高頻」事件;研究團隊分析火星震譜,又確認另外80次地震原因是隕石撞擊。
隕石進入火星大氣層時會產生特定的聲學大氣訊號,記錄這種訊號得以辨識隕石撞擊;由於撞擊的超高速,隕石撞擊比地質構造活動引起地震,發生速度快得多,一次規模3的地質構造地震需要幾秒鐘,隕石撞擊產生同等規模地震最多僅需0.2秒。
內部結構地震實驗儀能夠聽見火星上最微弱的地震隆隆聲,沃契茨卡解釋,研究人員根據所有超高頻火星震的規模和距離,估算撞擊坑直徑,藉此計算洞察號所在地周圍一年內形成的撞擊坑數量,再推算到整個火星表面,估計出每年撞擊次數。
大多數隕石墜入地球時會在穿過大氣層時解體,但是火星大氣層厚度僅是地球的100分之1,使火星地表更容易遭到更大型且更頻繁的隕石撞擊。此前依靠衛星拍攝影像估算撞擊率,須考慮火星引力較大、靠近小行星帶,火星經常發生沙塵暴,也使得隕石坑保存狀況不如月球,增加透過影像觀測難度。
隕石坑大小和密度透露出行星年齡,分布愈少代表該區域愈年輕,可藉此區分火星上的古老、年輕區域。研究人員表示,若火星遭隕石撞擊頻率與之前所認為的有所不同,「就需要重新思考科學家用來估計整個太陽系行星表面年齡的模型」,此外,由於超高速撞擊會造成比隕石坑直徑大100倍的爆炸區域,準確了解撞擊次數,也攸關未來機器人和人類探索火星任務的安全。
3恆星暴力合併 噴出龍蛋星雲
距離地球3800光年的一片壯觀星雲中,有一個一直令天文學家不解的恆星系統:一對理應如雙胞胎相似的恆星,卻有截然不同的特性。歐洲南方天文台(ESO)近期的研究解開了這個謎團,而答案與宇宙的暴力史:恆星自相殘殺有關。
這個名為HD 148937的聯星系統,位於矩尺座(Norma)方向,由一對質量比太陽還大的恆星組成,被綽號「龍蛋」(Dragon's Egg)的星雲NGC 6164/6165包圍。星雲包圍兩顆大質量恆星已是相當罕見,更令人困惑的是,其中質量較大的那顆恆星有磁場,另一顆沒有,而且按理說,聯星應該同時形成,但是這兩者年齡差距至少150萬年。
NGC 6164/6165星雲有7500年之久,比其中的恆星系統年輕數百倍,且含有高量氮、碳和氧,這些元素通常都被深鎖在恆星內部,因此,似乎有某種激烈事件將這些物質釋放出來。
ESO天文學家佛洛斯特(Abigail Frost)與比利時魯汶大學天文學教授薩納(Hugues Sana)在《科學》(Science)雜誌發表的研究,分析ESO超大望遠鏡干涉儀(VLTI)和拉西亞天文台(La Silla Observatory)9年的觀測資料後認為,這個恆星系統原本是3顆恆星,在400萬到600萬年前形成,後來經歷一場恆星合併。
薩納指出,其中2顆彼此非常接近的恆星「以極其猛烈的方式合併,形成1顆有磁場的新恆星」,與第3顆相距較遠的恆星形成聯星,合併過程噴出的物質造成周圍的星雲。
大質量恆星磁場壽命通常無法維持太久,因此這場恆星合併肯定最近才發生。這項研究也揭開大質量恆星如何具有磁場的謎團,天文學家先前已懷疑可能來自恆星合併,但一直未能證實。
水星地下寶藏 18公里厚鑽石層
太陽系中最小且距離太陽最近的行星水星,可能隱藏著一個大祕密。由中國大陸和比利時合作的一份新研究,分析美國國家航空暨太空總署(NASA)的水星探測器「信使號」(MESSENGER)探測數據,認為在水星地表下方,可能存在一層厚達18公里的鑽石層。
科學家一直對水星許多不同於太陽系其他行星的特質,以及造成水星地表暗色調的石墨斑塊感到困惑。
石墨是碳的同素異形體,即由相同化學元素組成,但結構形態不同,科學家推測,這些斑塊可能意味水星形成初期曾有富含碳的岩漿海,岩漿海浮上表面形成石墨斑塊的過程,也可能形成富碳地函。
過去的研究推測水星地函由石墨構成,但是這份6月在《自然通訊》(Nature Communications)期刊發表的新研究認為,應該是另一種碳同素異形體:鑽石。
北京高壓科學研究中心和比利時魯汶大學、列日大學合作的研究團隊,在地球上使用大型壓力機,對理論推測水星地函物質的模擬物合成矽酸鹽,施加70多億帕斯卡(Pa)壓力,相當於地球標準大氣壓力的7萬倍,將溫度提高到2177oC,重現水星高溫高壓環境,研究水星初期地函礦物變化,結果發現熔融的模擬地函物質由石墨變成鑽石晶體。
水星上的硫也扮演要角,硫降低熔融門檻溫度,也讓地函更深、壓力更大,硫的存在有助於維持鑽石穩定。
研究團隊認為,水星液態金屬核心結晶過程析出的鑽石,因密度上浮,停留核心與地函邊界,估計此鑽石層有15到18公里厚,不過幾乎不可能開採。這項研究也有助於探索其他行星可能發生的類似鑽石層形成過程。
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