听说最近NASA准备向“维纳斯女神”(Venus)发起“追求”攻势,行动代号也很有意思——达芬奇+计划(DAVINCI+)和维塔斯计划(VERITAS),这是准备用文艺和真实去打动女神的心么?

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维纳斯的诞生 波提切利

哈哈,正经版本其实是NASA今年通过了两项金星(Venus)行动,准备继续向着星辰大海前进。

不过,咱们的“女神”还真是女神范十足,不好接近。

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金星表面高温高压,还包裹着稠密有毒的酸性大气,不仅不可能孕育任何生命,也很难让探测器安全探测。有科学家通过研究测算,发现金星表面温度高于460°C,压力接近 90 个大气压,在金星表面,没有着陆器存活时间超过 3 小时。

那么老贵的探测器几小时内就寿终正寝可咋整

这可让科学家做了难,他们还想用地震波探测金星的内心究竟是什么样子呢。

你可能会问,这地震波就跟“懂”星球读心术似的,真的这么有用?

就现在的科技水平来说,直接看透星球内部是没有可能的,人类迄今为止在地球上“挖”得最深的科学钻探,深度也没有达到“薄薄的”地壳平均厚度的一半,要知道地幔的厚度与地壳相比,有将近90倍的差距。

东边不亮西边亮嘛,直接看不行,我们想办法数学建模咯。

要知道,地震可是有“照亮地下的明灯”的称号。科学家通过在地表布设地震波接收装置,通过对地震波反射、折射、衍射、散射等现象的分析,来重构地球内部的结构。科学家从接收到的地震波中,发现在地表以下几处特定深处,地震波的波速发生了明显的不连续骤变。

这种探测的原理,通俗来讲,与声音在不同介质中传播速度不同的原理类似:声波在固体中的传播速度要大于在液体中的传播速度。地震波同声波都属于机械波,在介质中的传播速率是由介质本身的固有性质所决定。地震波的波速在地表下发生的几处不连续骤变,反映了地球内部圈层的存在。

通过这种地球物理反演方法,可以确定地下圈层的特征,既可以寻找断层,也是勘探矿藏的重要手段。

所以科学家们才会想到用同样手段看看金星的星球结构。

如此

山不来就我

我去就山

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最近有研究者尝试使用 气球携带仪器来监测地震,该实验已成功在地球的模拟实验中记录到地震余震事件。

不过这次监测的主要对象并不是地震波。由于地震通常会产生频率低于5赫兹的次声波,而且次声波的传播衰减小,次声波传感器能够在数千公里外探测到来自震中的地震次声波信号

基于气球方式的次声监测隔空“诊脉”已在地球物理学中得到应用,所以科学家们才想到了用它来监测发生在进行上的地震事件产生的低频次声波。

不是这样,你想太多啦

探测地震次声波信号是基于一种叫做声-地震耦合现象原理来进行的,具体是啥原理,解释起来那可是说来话长,你只要知道在金星上,声-地震耦合现象比地球上强 60 倍以上,次声波传感器在金星上的效果只会比地球上模拟实验的效果更好就可以了。

当然,获得监测数据只是万里长征第一步,后面还需要研究人员通过对波形反射、折射、衍射、散射等现象的分析来重构星球内部的结构,如果你对这个计算过程感兴趣,可以去文章末尾查找论文原文去看。无论如何,我们还是可以大胆假设,使用气球的次声监测可能是确定金星地震活动和火山活动水平的有效方法。

虽然这个脑洞实验距离真正的太空应用还有很大一段距离,至少也是地球到金星这么“远”,它还停留在实验阶段,气球得到的数据还离不开地面地震台站数据的对照,但我们依旧可以期待,金星飞行器向地球连线那一刻应该不会太远。

参考文献:

Brissaud Q , Krishnamoorthy S , Jackson J M , et al. The first detection of an earthquake from a balloon using its acoustic signature[J]. Geophysical Research Letters.

气球还能测金星地震吗?韩婷苇 中科院地质地球所

来源:震知卓见(ID:dizhen_sd)