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地球（左）和火星（右）深部結(jié)構(gòu)對(duì)比示意圖。受訪單位供圖

記者9月4日從中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)獲悉，該校教授孫道遠(yuǎn)、毛竹團(tuán)隊(duì)聯(lián)合國(guó)外學(xué)者，通過(guò)深入分析美國(guó)國(guó)家航空航天局洞察號(hào)（InSight）探測(cè)器記錄的火震數(shù)據(jù)，首次確證火星內(nèi)部存在一個(gè)半徑約600千米的固態(tài)內(nèi)核，并揭示其主要成分可能是富含輕元素的結(jié)晶鐵鎳合金。相關(guān)論文日前發(fā)表于國(guó)際期刊《自然》。

作為太陽(yáng)系內(nèi)與地球環(huán)境最為相似的類(lèi)地行星，火星一直是行星內(nèi)部結(jié)構(gòu)與演化研究的重要對(duì)象，也是深空探測(cè)的核心目標(biāo)之一。2018年，研究人員首次獲得火星震直接觀測(cè)數(shù)據(jù)。不過(guò)，盡管已記錄上千次火震數(shù)據(jù)，但信號(hào)微弱和噪聲干擾等問(wèn)題，嚴(yán)重限制了研究人員對(duì)火星深部結(jié)構(gòu)的研究。

為應(yīng)對(duì)這一挑戰(zhàn)，研究團(tuán)隊(duì)創(chuàng)新性引入火震陣列分析方法，通過(guò)對(duì)23個(gè)信噪比較高的火震事件數(shù)據(jù)的分析，成功提取出穿過(guò)火星核的關(guān)鍵震相。對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)的分析表明，火星核具有分層結(jié)構(gòu)，即外層為液態(tài)核，而更深部則存在一個(gè)波速更高的固態(tài)內(nèi)核。

在進(jìn)一步分析中，研究團(tuán)隊(duì)首次在火震數(shù)據(jù)中識(shí)別出被視為“固態(tài)內(nèi)核標(biāo)志”的PKiKP震相信號(hào)。這一發(fā)現(xiàn)為火星存在固態(tài)內(nèi)核提供了證據(jù)。

同時(shí)，火震數(shù)據(jù)顯示，火星外核與內(nèi)核之間存在約30%的波速跳變和約7%的密度差異。在此基礎(chǔ)上，研究團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步對(duì)內(nèi)核的礦物組成進(jìn)行了分析。結(jié)果顯示，火星內(nèi)核并非由純鐵鎳構(gòu)成，還可能包含12%—16%的硫、6.7%—9.0%的氧以及不超過(guò)3.8%的碳。這種含有輕元素的星核結(jié)構(gòu)，不僅為研究火星磁場(chǎng)從早期活躍到如今沉寂的演化歷程提供了重要線索，也為對(duì)比地球與其他類(lèi)地行星的內(nèi)部演化差異奠定關(guān)鍵基礎(chǔ)。

據(jù)介紹，該研究首次在地球以外的行星中確認(rèn)了固態(tài)內(nèi)核的存在，證實(shí)了火星與地球相似的核幔分異結(jié)構(gòu)。研究團(tuán)隊(duì)創(chuàng)新發(fā)展的火星地震學(xué)方法，為未來(lái)探月等任務(wù)中利用地震學(xué)方法探測(cè)月球等星體深部結(jié)構(gòu)提供了重要參考。同時(shí)，該成果標(biāo)志著我國(guó)科研團(tuán)隊(duì)在行星內(nèi)部結(jié)構(gòu)探測(cè)領(lǐng)域邁出關(guān)鍵一步，彰顯了我國(guó)在行星科學(xué)與地球物理交叉研究中的創(chuàng)新能力與國(guó)際影響力。

（原載于《科技日?qǐng)?bào)》2025-09-10?08版）