美國(guó)宇航局的美國(guó)InSight著陸器在2022年4月24日拍攝了這張自拍，這是宇航研究該任務(wù)的第1211個(gè)火星日，或sol。局洞加快那年12月，察號(hào)太陽(yáng)能電池板上的發(fā)現(xiàn)灰塵導(dǎo)致著陸器斷電，但I(xiàn)nSight儀器記錄的火星數(shù)據(jù)仍在引領(lǐng)新的科學(xué)。鳴謝:uux.cn/美國(guó)宇航局/JPL加州理工學(xué)院
（神秘的旋轉(zhuǎn)地球uux.cn）據(jù)美國(guó)宇航局：航天器在去年12月退役前發(fā)送的數(shù)據(jù)提供了關(guān)于行星旋轉(zhuǎn)速度和擺動(dòng)程度的新細(xì)節(jié)。
科學(xué)家們對(duì)火星的速度自轉(zhuǎn)進(jìn)行了有史以來最精確的測(cè)量，首次探測(cè)到火星是美國(guó)如何由于其熔化的金屬核心的“晃動(dòng)”而搖晃的。這些發(fā)現(xiàn)在最近的宇航研究一篇自然論文中詳細(xì)介紹了，它們依賴于美國(guó)宇航局的局洞加快InSight火星著陸器的數(shù)據(jù)，該著陸器在2022年12月的察號(hào)延長(zhǎng)任務(wù)中耗盡電力之前運(yùn)行了四年。
為了跟蹤行星的發(fā)現(xiàn)自轉(zhuǎn)速率，該研究的火星作者依賴于InSight的一種儀器:一個(gè)無線電轉(zhuǎn)發(fā)器和天線，統(tǒng)稱為旋轉(zhuǎn)和內(nèi)部結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)，旋轉(zhuǎn)或上升。他們發(fā)現(xiàn)該行星的自轉(zhuǎn)速度正以每年約4毫角秒的速度加快——相當(dāng)于火星一天的長(zhǎng)度每年縮短幾分之一毫秒。
這是一種微妙的加速，科學(xué)家還不能完全確定原因。但是他們有一些想法，包括在極地冰蓋上積累的冰或者冰川后的反彈，大陸塊在被冰掩埋后上升。行星質(zhì)量的變化會(huì)導(dǎo)致它加速，有點(diǎn)像溜冰者伸出手臂旋轉(zhuǎn)，然后收回手臂。

這位藝術(shù)家對(duì)NASA火星探測(cè)器InSight的概念進(jìn)行了注釋，指出了飛船甲板上的天線。連同著陸器中的無線電應(yīng)答器，這些天線組成了一個(gè)名為旋轉(zhuǎn)和內(nèi)部結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)(RISE)的儀器。鳴謝:uux.cn/美國(guó)宇航局/JPL加州理工學(xué)院
“能夠獲得這一最新測(cè)量結(jié)果真的很酷——而且如此精確，”InSight的首席研究員、美國(guó)宇航局南加州噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室的Bruce Banerdt說。“長(zhǎng)期以來，我一直致力于在火星上建立像InSight這樣的地球物理站，這樣的結(jié)果使所有幾十年的工作都值得。”
RISE如何工作
RISE是火星著陸器使用無線電波進(jìn)行科學(xué)研究的悠久傳統(tǒng)的一部分，包括20世紀(jì)70年代的雙海盜著陸器和90年代末的探路者著陸器。但這些任務(wù)都沒有InSight的先進(jìn)無線電技術(shù)和美國(guó)宇航局地球深空網(wǎng)絡(luò)天線升級(jí)的優(yōu)勢(shì)。總的來說，這些改進(jìn)提供的數(shù)據(jù)比海盜號(hào)著陸器提供的數(shù)據(jù)精確五倍。
在InSight的情況下，科學(xué)家將使用深空網(wǎng)絡(luò)向著陸器發(fā)送無線電信號(hào)。RISE會(huì)將信號(hào)反射回來。當(dāng)科學(xué)家接收到反射信號(hào)時(shí)，他們將尋找由多普勒頻移引起的微小頻率變化(這種效應(yīng)導(dǎo)致救護(hù)車警報(bào)器隨著距離的遠(yuǎn)近而改變音調(diào))。測(cè)量這種移動(dòng)使研究人員能夠確定行星旋轉(zhuǎn)的速度。
“我們正在尋找的是在一個(gè)火星年中僅僅幾十厘米的變化，”論文的主要作者和RISE的首席研究員，比利時(shí)皇家天文臺(tái)的Sebastien Le Maistre說。“在我們看到這些變化之前，需要很長(zhǎng)時(shí)間和大量數(shù)據(jù)的積累。”
該論文研究了InSight在火星上的第一個(gè)900天的數(shù)據(jù)，這足夠用來尋找這種變化。科學(xué)家們不得不努力消除噪音源:水降低了無線電信號(hào)的速度，因此地球大氣中的水分會(huì)扭曲從火星返回的信號(hào)。太陽(yáng)風(fēng)也是如此，電子和質(zhì)子從太陽(yáng)被拋入太空深處。
“這是一個(gè)歷史性的實(shí)驗(yàn)，”Le Maistre說。“我們已經(jīng)花費(fèi)了大量的時(shí)間和精力為實(shí)驗(yàn)做準(zhǔn)備，并期待這些發(fā)現(xiàn)。但盡管如此，我們?cè)谇斑M(jìn)的道路上仍然感到驚訝——而且這還沒有結(jié)束，因?yàn)镽ISE仍然有很多關(guān)于火星的東西要揭示。”
火星核心測(cè)量
研究作者還使用RISE數(shù)據(jù)來測(cè)量火星的擺動(dòng)——稱為章動(dòng)——這是由于其液體核心的晃動(dòng)。該測(cè)量允許科學(xué)家確定核心的大小:基于上升數(shù)據(jù)，核心的半徑大約為1140英里(1835公里)。
然后，作者將這一數(shù)據(jù)與之前兩次從宇宙飛船地震儀上獲得的地核測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行了比較。具體來說，他們研究了地震波如何穿過行星內(nèi)部——它們是從地核反射回來，還是暢通無阻地穿過地核。
考慮到所有三個(gè)測(cè)量值，他們估計(jì)核心的半徑在1112到1150英里(1790到1850公里)之間。火星整體半徑為2106英里(3390公里)——大約是地球半徑的一半。
測(cè)量火星擺動(dòng)也提供了地核形狀的細(xì)節(jié)。
論文的第二作者，比利時(shí)皇家天文臺(tái)的Attilio Rivoldini說:“RISE的數(shù)據(jù)表明，地核的形狀不能僅僅用它的旋轉(zhuǎn)來解釋。”"這種形狀要求地幔深處有密度稍高或稍低的區(qū)域."
雖然科學(xué)家們將在未來幾年內(nèi)挖掘InSight數(shù)據(jù)，但這項(xiàng)研究標(biāo)志著Banerdt作為該任務(wù)首席研究員的角色進(jìn)入了最后一章。在與JPL共事46年后，他于8月1日退休。
關(guān)于任務(wù)的更多信息
JPL為美國(guó)宇航局科學(xué)任務(wù)理事會(huì)管理洞察號(hào)。洞察號(hào)是美國(guó)宇航局發(fā)現(xiàn)計(jì)劃的一部分，由該機(jī)構(gòu)在阿拉巴馬州亨茨維爾的馬歇爾航天飛行中心管理。丹佛的洛克希德·馬丁航天公司建造了InSight航天器，包括其巡航階段和著陸器，并為該任務(wù)提供航天器操作支持。
包括法國(guó)國(guó)家空間研究中心(CNES)和德國(guó)航空航天中心(德國(guó)航天中心)在內(nèi)的一些歐洲合作伙伴正在支持InSight任務(wù)。CNES向美國(guó)航天局提供了內(nèi)部結(jié)構(gòu)地震實(shí)驗(yàn)儀器，主要研究人員在IPGP。對(duì)SEIS的重要貢獻(xiàn)來自IPGP；德國(guó)的馬克斯·普朗克太陽(yáng)系研究所；瑞士的瑞士聯(lián)邦理工學(xué)院(ETH Zurich)；英國(guó)的倫敦帝國(guó)理工學(xué)院和牛津大學(xué)；還有JPL。德國(guó)航天中心提供了熱流和物理特性包(HP3)儀器，波蘭科學(xué)院空間研究中心(CBK)和波蘭的Astronika為此做出了重大貢獻(xiàn)。西班牙的太空生物中心(CAB)提供了溫度和風(fēng)傳感器。
安德魯·古德加州帕薩迪納噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室。
凱倫·福克斯/阿拉娜·約翰遜華盛頓美國(guó)宇航局總部