火星地下可能存在生命嗎？廣島大學的片山郁夫（Ikuo Katayama）和海洋地球動力學研究所的赤松雄（Yuya Akamatsu）對火星地震數據進行了新的解讀，認為火星地表之下可能存在液態水，這增加了微生物生命在那里生存的可能性。片山說：“如果火星上存在液態水，那么就有可能存在微生物活動。”

美國宇航局的“洞察號”火星探測器在火星表面的著陸情況。圖片來源：NASA

他們的分析基于 SEIS（內部結構地震實驗）收集的數據，SEIS 是美國宇航局 InSight （洞察號）著陸器部署的儀器，于 2018 年抵達火星。InSight 因使用機械臂將地震儀直接放置在火星表面而聞名。

上圖展示了美國宇航局的“洞察號”著陸器及其用于科學探索的各種設備。著陸器左下方是SEIS（內部結構地震實驗）地震儀。圖片來源：NASA

SEIS 探測由火星地震和隕石撞擊等自然事件產生的地震波。這些波被分為 P 波、S 波和表面波，它們在火星上傳播，并用于繪制火星內部結構。通過研究這些波如何在地下層中傳播，科學家可以推斷出水等物質的成分和潛在存在。

科學家可以利用P波和S波來確定火星巖石的很多信息，包括巖石的密度或巖石內部潛在的成分變化。例如，S波無法在水中傳播，傳播速度比P波慢。

這張圖表展示了不同地震波如何穿過火星。圖片來源：片山郁夫

因此，S波的存在、缺失和到達時間可以確定地下的情況。此外，P波在密度較高的物質中傳播速度更快，在密度較低的物質中傳播速度更慢，因此它們的速度有助于確定波穿過的物質的密度，以及沿途密度是否發生變化。SEIS收集的地震數據顯示，根據測量的地震速度差異，在10公里深度和20公里深度存在一個邊界。

這一邊界此前被解釋為火星內部孔隙度（巖石中開放空間的百分比）或化學成分的急劇轉變。然而，片山和赤松將這些裂縫解釋為火星地下存在水的潛在證據。地震數據顯示，火星地下存在干裂縫和含水裂縫之間的邊界。

一組圖表展示了火星地表以下區域S波和P波速度、P波和S波速度比以及孔隙度的變化。最右側的圖表顯示了這些差異對每個巖層的意義。圖片來源：片山郁夫

為了驗證他們的假設，他們測量了在潮濕、干燥和冰凍條件下穿過與典型火星地殼巖石具有相同結構和成分的巖石的地震速度。典型的火星巖石與瑞典里達霍爾姆的輝綠巖相似，因為它們含有大小均勻的斜長石和正交輝石顆粒。

在實驗室中，Katayama 和 Akamatsu 使用壓電換能器測量了縱波和橫波速度，該換能器利用“電能……作為波源”，“監測”干燥、潮濕和凍結輝綠巖樣本上的地震波能量。實驗表明，干燥、潮濕和凍結樣本的地震速度存在顯著差異，這支持了以下解釋：10 公里和 20 公里處的邊界可能是由干燥巖石轉變為潮濕巖石所致。

這些實驗室實驗證實了片山和Yuya的假設，即地震數據測量的邊界表明了從干燥巖石到潮濕巖石的轉變，而不是孔隙度或化學成分的變化。因此，這些發現為火星地表下存在液態水提供了令人信服的證據。“許多研究表明數十億年前火星上存在水，”片山解釋說，“但我們的模型表明，如今的火星上存在液態水。”

編譯自/ScitechDaily