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火星上的一天比地球上的一天长约 37 分钟--但似乎这两个星球都在努力弥补这一差距。美国国家航空航天局(NASA)的"洞察"号(InSight)着陆器的数据显示,火星上的一天正在变得越来越短,科学家们还不清楚原因何在。
InSight(洞察号)是一个固定探测器,从2018年开始在火星上进行科学实验,直到2022年12月它的太阳能电池板被灰尘覆盖,使其耗尽了能量。它的主要目标是研究这颗红色星球的内部,但它也装有一对无线电天线,可以帮助测量火星的自转。
这些天线将与美国宇航局的深空网络(地球上的一个设施系统)进行通信。在日复一日、年复一年地接收信号的过程中,他们可以测量出无线电波的拉伸和缩短,因为旋转的行星将着陆器移向地球,然后又远离地球。这就是多普勒效应,最明显的例子就是救护车的警笛声在接近你时比远离你时音调更高。
研究小组检查了 InSight 在火星的前 900 天收集到的数据,并对太阳风和地球大气中的水分等其他因素进行了校正。由此,科学家们可以寻找纯粹由火星自转速度变化引起的变化。
该研究的第一作者塞巴斯蒂安-勒梅斯特尔(Sebastien Le Maistre)说:"我们要寻找的是火星一年中只有几十厘米的变化。在我们看到这些变化之前,需要很长的时间和大量的数据积累。"
在此之后,研究人员能够探测到火星的自转正在加快,尽管幅度非常小--每年4毫微秒,这反过来又使火星的一天每年缩短几分之一毫秒。
火星加速的确切原因目前仍不得而知。我们的月球对地球的自转速度起着重要作用,它实际上使我们的白天变得越来越长。但火星的两颗卫星要小得多,似乎不是罪魁祸首。相反,科学家们认为,这可能是由于极冠上聚集的冰造成的质量移动,或者是被冰川覆盖后的陆地重新出现。
这些数据还可以帮助科学家测量火星在旋转过程中的晃动程度,这是由火星内核中晃动的液体造成的。由此,他们能够估算出火星核心的形状和半径--介于1112英里和1150英里(1790公里和1850公里)之间。
虽然"洞察"号不再收集数据,但科学家们将在未来数年继续研究它已经收集到的宝藏。
这项研究发表在《自然》杂志上。下面的视频介绍了测量旋转速度变化的方法。