"洞察"号火星表面地震探测中的发现

"洞察"号任务是火星探测历史上一次巨大的飞跃.本文从介绍"洞察"号的科学目标和火星表面地震观测实验出发,展示"洞察"号地震数据中的发现.受益于"维京"2号的火星探测经验,"洞察"号首次成功监测到了火星震信号,并由此得到了火星壳结构的衰减特征.火星的地震数据中检测到了由气压引起的地表形变和HP3打孔信号,并用于约束登陆点...     

“洞察”号火星表面地震探测中的发现

“洞察”号任务是火星探测历史上一次巨大的飞跃.本文从介绍“洞察”号的科学目标和火星表面地震观测实验出发,展示“洞察”号地震数据中的发现.受益于“维京”2号的火星探测经验,“洞察”号首次成功监测到了火星震信号,并由此得到了火星壳结构的衰减特征.火星的地震数据中检测到了由气压引起的地表形变和HP3打孔信号,并用于约束登陆点附近表面土层的物理性质和地下结构的反演.此外,使用在2.4 Hz处出现的结构响应能够辨别自然响应和登陆器自振等机械振动.火星的地震数据中也检测出了Glitch和Donk等噪声信号,我们总结了其特征和形成原因.“洞察”号对火星壳的探测比较成功,但是由于缺乏大震级的火星震和陨石撞击事件的记录,对火星深部的了解依然比较有限.     

"洞察"号能够完成火星内部结构探测的使命吗?

本文聚焦于"洞察"号(InSight)的SEIS项目,介绍它的主要科研目标,以及已有的初步探测与解释成果.作者试图就"洞察"号能在什么程度上实现对火星内部结构探测的科研目标作出评论.评论从三个方面展开:即它能够基本回答的问题,部分回答的问题,及基本上不可能回答的问题.基于到目前为止的观测事实,可以说SEIS的数据分析结...     

“洞察”号能够完成火星内部结构探测的使命吗?

本文聚焦于“洞察”号(InSight)的SEIS项目,介绍它的主要科研目标,以及已有的初步探测与解释成果.作者试图就“洞察”号能在什么程度上实现对火星内部结构探测的科研目标作出评论.评论从三个方面展开:即它能够基本回答的问题,部分回答的问题,及基本上不可能回答的问题.基于到目前为止的观测事实,可以说SEIS的数据分析结果对“洞察”号着陆点附近的浅地表结构会有精细的描述;对火星壳层的局部结构会有相当的了解.有可能会对火星上部幔层结构提供一些比以前更为严密的约束.但是,到目前为止SEIS数据对人类加深对于火星核结构了解的贡献应该是相对有限的.主要原因是缺乏能量足够大的震源来产生传播于整个火星的波动场.     

火星磁场和行星发电机理论

火星磁场是火星主要观测物理场之一,火星磁场研究对火星探索具有重要的科学意义.本文侧重介绍火星磁场探测所取得的主要成果,在介绍火星行星磁场起源的行星发电机理论的基础上,重点讨论了动力学机制、起始时间、停止的原因等关键性问题,并指出了研究中存在的一些问题.     

祝融号火星表面磁场探测仪的沿轨标定

作为中国首次火星探测计划“天问一号”任务的一部分,祝融号火星车于2021年5月15日成功着陆火星表面,并开始在乌托邦平原南部进行科学探测.祝融号火星表面磁场探测仪(RoMAG)是火星车上六个有效载荷之一,它由两个相同的高灵敏度三轴磁通门磁强计组成,随火星车在火星表面进行移动磁测量.尽管在发射前已经进行了火星车磁补偿以消除磁干扰,但由于有效载荷和太阳能电池板等在发射前后的状态不同,需要对磁强计进行沿轨校准,以获得更精确的火星磁场.本文分别利用桅杆偏航旋转和火星车偏航旋转两种方法确定火星水平磁分量.结果表明,两种方法测得的火星水平磁场分量具有较好的一致性,均方根偏差小于2.0nT.火星背景磁场垂直分量则可根据干扰场呈现偶极场分布的假设来约束.磁场测量值与太阳能帆板电流之间的线性相关关系可用于常规探测中的磁场校准,可以得到更精确的火星表面背景磁场.     

火星弓激波的基本特征与位形模型

由于火星没有内禀磁场,太阳风可以直接与火星大气和电离层相互作用,并在火星上游形成弓激波.?过去几十年,利用弗伯斯2号(Phobos?2)、火星环球探测者号(MGS)、火星大气与挥发物演化(MAVEN)等探测器对火星空间磁场和等离子体的探测,研究人员对火星弓激波的基本特征、影响火星弓激波位形的主要因素开展了大量研究和探索...     

火星古发电机及超大型撞击事件

火星高强度的地壳剩余磁场表明火星演化早期存在过活跃的发电机作用,研究结果显示火星演化早期的超大型撞击事件很可能是导致火星发电机“死亡”的重要原因.本文分别对火星古发电机数值模拟,超大型撞击事件及其对发电机作用影响的研究进展进行归纳总结,并基于目前研究现状提出下一步研究方案,为揭示超大型撞击事件是否导致火星发电机湮灭提供有效信息.     

欧洲航天局:火星探测十年回顾

2013年6月3日,欧洲航天局(ESA)在其火星探测卫星Mars Express发射10周年纪念日,推出ESA火星探测历程回顾专题报道,首次发布新的火星全球地图并回顾了火星探测10年成果. 1 最新火星全球地图 ESA此次所发布的新火星全球地图,全景呈现了这个红色星球上水和火山活动的历史,为下一代火星探测任务锁定了目标位点.该独特的地图集包括火星表面一系列水成、火山成因及风化形成的矿物的分布图,每幅地图代表了火星地质进化史的一个不同时期,地图集揭示了塑造火星的主导地质过程的全球背景.     

火星无线电掩星探测进展

火星是地球的姊妹星，研究火星对了解火星、地球乃至太阳系的演化具有重要意义.自从1964年美国水手4号发射，首次成功地运用无线电掩星技术探知到火星的环境特征之后，国际上不少的火星任务都开展了掩星实验，取得了重要进展.本文依据采用了无线电掩星技术进行勘探的火星探测器发射时间顺序展开调研，针对具有开创性的水手系列、火星全球勘测者、火星快车、火星大气挥发演化探测器、天问一号等，梳理分析和总结了各任务的火星无线电掩星方式以及所获取的廓线数量、位置分布、获取方式等产品信息，以及部分相关的研究结果.本文还分析了当前火星无线电掩星探测方式存在的局限性，并探讨了可能的对策.火星无线电掩星后续可重点考虑多颗星-星掩星结合星-地掩星方式形成掩星星座；并通过选用适当的信号探测频率、改进反演算法等方式进一步提高掩星质量；火星掩星探测手段还可与火星顶部探测雷达、直接探测等手段相结合，发展火星多源数据融合技术.随着探测方式的不断改进，无线电掩星探测将是火星探测的重要手段.未来会有数量越来越多、时间与空间覆盖越来越全面、精度越来越高的掩星数据用于火星的整个空间环境研究，包括大、中尺度乃至小尺度结构的特征与演化规律都将...     

“祝融号”在轨定标光谱揭示火星北部低地卤水活动的矿物学证据

含水矿物对火星早期水环境具有直接的指示作用,但目前已发现的各类黏土矿物和蒸发盐主要出露于火星南部古老的高地.虽然火星北部低地可能曾经存在古海洋,但其表面覆盖了一层无光谱吸收特征物质,轨道红外高光谱遥感未能探测到液态水活动的物质成分证据.中国首次火星探测任务“天问一号”的“祝融号”火星车着陆于北部低地推测的古海岸带区域,开展了高空间分辨的巡视探测,以揭示该地区的地质和环境演化.火星经常性出现沙尘暴天气,沙尘不仅覆盖了火星地表,也覆盖到火星车上的光谱定标板;此外,“祝融号”短波红外光谱数据还受温度变化、大气二氧化碳吸收等因素的影响.本文对“祝融号”所获取的原位短波红外光谱数据进行了重新校准,最大程度地解决了上述因素的影响.校准后的光谱数据显示着陆区的反射率落在火星土壤的正常值范围,同时确认一些重要吸收峰的存在.根据标校后短波红外光谱的吸收特征识别出着陆区存在多水硫酸盐、石膏、含水硅酸盐等组分,其中硫酸盐含量低于27～39wt.%.研究结果进一步确认了“祝融号”火星车着陆区曾有过液态水活动,为地下水或古海岸线假说提供了矿物学证据.     

数值模拟火星古发电机湮灭前磁场特征

火星地壳磁场观测结果表明,该行星目前已经丧失了由其内部发电机作用产生的行星尺度的本征磁场,只在其表面残留不对称分布的剩余磁场.通过MoSST行星液核发电机动力学模式的前期模拟工作发现,在火星古发电机"死亡"之前,很可能处于亚临界发电机状态(此时维持发电机所需能量小于激发发电机所需能量).为了解火星发电机湮灭前的磁场特征,本文选取该亚临界发电机区间内,Rayleigh数(表征驱动发电机能量的无量纲参数)=2480时的火星表面磁场数据,采用自然经验正交函数对其分析,结果表明:在火星古发电机湮灭过程中的亚临界发电机状态下,火星表面磁场形态是非轴向偶极子占优的;并频繁出现磁极倒转和漂移现象,该过程中其磁偶极距随时间呈非单调形态的衰减.     

金星与火星电离层研究现状概述

随着天问一号发射,我国深空探测迈入火星探测新阶段,这对我国行星科学的学科建设提出了更高要求.?行星电离层一般指行星高层大气中含有大量自由热电子与离子的区域.?这些等离子体主要由太阳紫外辐射与行星外部高能粒子电离行星中性大气后产生.?作为行星与外界进行物质能量交换的关键区域,电离层对行星高层大气以及地表环境都有十分重要的...     

火星沙尘暴及其与大气波动的相互作用

火星上的气候跟地球有着重要的相似之处,两者的比较研究对于我们更好地了解地球大气历史和未来的演化具有重要意义.火星地表和大气中的沙尘及沙循环是火星气候系统中极为重要的一环,而沙尘暴是火星沙循环中最重要的动力学过程.基于已有的火星沙尘暴和大气波动的研究结果,我们对火星沙尘暴的发生时间和空间尺度以及季节演化进行了归纳;并对火...     

火星电离层电子密度对太阳辐射变化的响应

太阳辐射是火星电离层变化的重要控制因素.利用火星全球勘探者号(Mars Global Surveyor,MGS)电离层掩星探测数据,并结合一个火星电离层总电子含量(Total Electron Content,TEC)经验模型,研究了火星北半球高纬地区电离层电子密度对太阳辐射变化的响应特性.在考虑了火星掩星数据中电离层...     

火星探测:黄钾铁矾原地K-Ar定年

为了更好地确定火星不同地形所记录的气候变化的时间尺度,确定火星历史上重大事件的绝对年龄,并校准陨石坑率,需要从火星原地或从返回样品中获得精确的年龄数据.原地K-Ar定年是目前比样品返回更为实用的一种精确远程定年技术.黄钾铁矾(KFe₃(SO₄)₂(OH)₆),是火星上广泛存在的唯一一种通过就位探测、轨道遥感探测、陨石研究三种手段都确定存在的含钾硫酸盐矿物,它已被用于K-Ar和⁴⁰Ar/³⁹Ar精确定年.火星上黄钾铁矾的保存提供了火星上含水过程的性质和持续时间的信息,不同年龄的黄钾铁矾能有效地解读火星历史上地表水流动时期及过渡到当前干旱气候之间的演变历史.本文总结了近年来火星上黄钾铁矾存在的区域、矿物学特征、在火星上的稳定性、原地K-Ar定年的研究现状、黄钾铁矾氩扩散动力学等,探讨了黄钾铁矾原地K-Ar定年的关键科学问题、火星采样返回需求、未来研究方向等.     

第3章全球地震过程及其机理

对比研究地震、月震、火星震和金星震有助于认识物质现代运动的本质和揭示地震过程的物理实质。     

火星的地质演化和宜居环境研究进展

作为太阳系中与地球最为相似的行星,火星因其表面丰富的古代水活动历史和可能保存的古生命迹象,从而成为太阳系深空探测的主要目标之一.火星和地球的早期演化过程相似,但目前尚未在火星上发现生命迹象.火星的地质特征和宜居环境演化历史等问题存在大量假说亟待检验和甄别.本文总结了火星各个地质年代的基本特征,介绍了火星上不同的地质特征...     

美国火星探测的进展

美国国家航空与航天管理局(NASA)的“勇气号”火星探测器于美国太平洋时间2004年1月3日20时35分(北京时间4日12时35分)成功着陆于火星的“古谢夫环形山”。为此，美国“火星探测流浪者”项目引起了举世的关注。     

火星环境探测结果分析

本文对空间飞行器所观测取得的火星环境的资料进行了分析研究，并对有关火星磁层和电离层及其与太阳风机相互作用的研究结果进行了概述。