NASA用于检测加州地震的气球下一站会是哪里？-可能是金星

发表于 3年以前 | 总阅读数：656 次

他们的目标是：为未来在金星上的应用测试这项技术，在金星上，装备有科学仪器的气球可以漂浮在这个星球极其不适宜居住的表面上。

结果他们成功了。当地时间2019年7月22日，其中一个气球上的高灵敏度气压计（测量气压变化的仪器）探测到了地面余震引起的低频声波。

在气球背后团队于2021年6月20日发表在《Geophysical Research Letters》的文章中，他们描述了一种如何帮助揭示金星最深处奥秘的类似技术。据悉，在那里，表面温度高到足以融化铅、大气压力则高到足以压扁一艘潜艇。

行星声响

金星和地球差不多大，人们认为金星在进化成一个跟我们的宜居世界截然不同的地方之前曾经更适宜居住。科学家们不确定为什么会发生这种情况。

了解岩质行星是如何进化的一个关键方法是研究其内部，而最好的方法之一就是测量其表面下反弹的地震波。在地球上，不同的材料和结构以不同的方式折射这些地下波。通过研究地震或爆炸产生的波的强度和速度，地震学家可以确定地表下岩层的特征甚至可以精确定位液体如油或水的储层。这些测量也可以用来探测火山和构造活动。

“我们对地球内部的很多了解--它是如何冷却的、它跟地表的关系以及生命居住的地方--都来自于对地震波的分析，这些地震波穿过的区域深至地球的内核，”这项研究的论文合著者Jennifer M. Jackson指出，“数以万计的地面地震检波器分布在空间密集的或永久的网络中，使地球上的这种可能性成为可能。在其他行星上，我们没有这样的享受，尤其是在金星上。对那里地震活动的观察将加强我们对岩态行星的理解，但金星的极端环境要求我们研究新的探测技术。”

自2016年以来，JPL和加州理工学院一直在开发这种基于气球的地震学技术。因为地震波产生声波，所以信息可以从地下被翻译到大气中。然后，就像地震学家研究来自地面的地震波一样，通过研究来自空气的声波就可以收集到有价值的科学数据。

如果这能在金星上实现，那么科学家将能找到一种方法来研究行星神秘的内部，而无需在其极端表面上着陆任何硬件。

Ridgecrest地震

在2019年Ridgecrest地震序列之后的余震中，JPL的Attila Komjathy和他的同事们释放了两个heliotrope气球并领导了这项活动。在新墨西哥州阿尔伯克基的桑迪亚国家实验室的研究合著者Daniel Bowman开发的设计基础上，这些气球在被太阳加热后上升到约11到15英里的高度，然后在黄昏时返回地面。当气球漂浮时，它们携带的气压计测量出该地区上空的气压变化，而余震产生的微弱声波振动则在空气中传播。

加州理工学院地震实验室和挪威地震阵列(NORSAR)的地震学家Quentin Brissaud表示：“试图通过气球探测自然发生的地震是一项挑战，当你第一次看到数据时，你会感到失望，因为大多数低度地震在大气中不会产生强烈的声波。检测到各种环境噪声；甚至气球本身也会产生噪音。”

在之前的测试中，研究人员检测到了地震锤（落到地面的重物）产生的地震波的声波信号以及在系住的气球下面地面引爆的炸药。但研究人员能在自然地震上使用自由漂浮的气球做同样的事情吗？其中最主要的挑战是：在气球升空时无法保证会发生地震。

7月22日，他们有了一个幸运的突破：地面地震仪记录到近50英里（80公里）外发生了4.2级余震。约32秒后，一个气球在上升到近3英里（4.8公里）的高度时，探测到低频声学振动--一种低于人类听觉阈值的声波，称为次声--掠过气球。通过跟计算机模型和模拟的分析和比较，研究人员证实，他们第一次通过气球携带的仪器检测到一场自然发生的地震。

“由于南加州有如此密集的地震仪地面站网络，我们能得到关于地震发生时间和地点的‘地面真相’，”该研究的论文主要作者Brissaud说道，“我们探测到的地震波跟附近的地面站密切相关，与模型数据相比，这使我们确信--我们听到了地震。”

研究人员将继续在地震活跃地区上空放飞气球从而以更加熟悉跟这些事件相关的次声信号。通过在同一个气球上加上几个气压计并同时释放多个气球，他们希望能在不需要地面站确认的情况下确定地震发生的地点。

从加利福尼亚到金星

向金星发射气球已被证明是可行的。1985年，前苏联领导的一个合作组织在那里部署了两个任务气球，其进行了46个多小时的数据传输。不过两个气球都没有携带探测地震活动的仪器。现在，这项研究表明，在金星上探测次声的技术也是可能的。事实上，由于金星的大气层比地球的密度大得多，声波传播得更有效。

“据计算，金星上地震进入大气层的声波耦合比地球上强60倍，这意味着从金星大气层50到60公里的低温层探测金星地震应该会更容易，”JPL技术人员、这项研究的首席调查员Siddharth Krishnamoorthy说道，“在确定活动水平的同时，我们应该能够探测金星地震、火山活动和逸出气体事件。”

Krishnamoorthy对在金星上放飞气球最感兴趣的是，科学家可以利用它们在卫星观测的地震活跃地区上空漂移并找出它们是否真的活跃。。“如果我们在一个热点上空漂移或从轨道上看像火山的地方，气球将能够通过听声音来判断它是否像陆地火山，”，Ridgecrest气球运动的其中一位技术负责人Krishnamoorthy说道，“这样，气球就可以为卫星测量提供真实的地面数据。”

在金星气球团队继续探索这些可能性的同时，NASA的同事们将继续推进该机构最近选定的在2028年至2030年前往金星的两项任务：VERITAS和DAVINCI+。其中，VERITAS将研究金星的表面和内部，而DAVINCI+将研究它的大气。欧洲航天局(ESA)也宣布了自己的金星愿景任务。这些任务将提供新的线索以解释为什么这个曾经类似地球的行星变得如此不宜居住。