摘要：高分辨率 CaSSIS 图像，显示了最近在塞伯鲁斯凹陷发现的一个撞击坑。所谓的“爆炸区”，即陨石坑周围的暗射线，清晰可见。© ESA/TGO/CaSSIS CC-BY-SA 3.0 IGO

高分辨率 CaSSIS 图像，显示了最近在塞伯鲁斯凹陷发现的一个撞击坑。所谓的“爆炸区”，即陨石坑周围的暗射线，清晰可见。© ESA/TGO/CaSSIS CC-BY-SA 3.0 IGO

流星体撞击产生的地震波使火星震动比之前认为的更强烈、更深：伯尔尼大学领导的国际研究小组利用人工智能进行的一项调查表明了这一点。研究人员发现，火星表面的大量流星体撞击与美国宇航局的火星着陆器 InSight 记录的火星地震有相似之处。这些发现为了解这颗红色星球的撞击率和地震动力学开辟了新的视角。

流星体撞击对太阳系固体行星（包括火星）的地貌演变有着重大影响。通过研究陨石坑（这些撞击留下的可见残骸），可以确定行星及其表面的重要特性。卫星图像有助于限制撞击坑的形成时间，从而提供有关撞击率的宝贵信息。

伯尔尼大学空间与宜居性研究中心的瓦伦丁·比克尔 (Valentin Bickel) 最近发表的一项研究首次全面介绍了 2018 年 12 月至 2022 年 12 月期间洞察号任务期间美国宇航局火星着陆器附近发生的火星表面撞击事件。比克尔也是洞察号科学团队成员。这项研究刚刚发表在《地球物理研究快报》上。

使用机器学习方法对撞击事件进行分类。研究人员在数万张卫星图像中搜索了 InSight 在地震监测期间形成的新陨石坑。利用高分辨率成像科学实验 (HiRISE) 和伯尔尼火星相机 CaSSIS 的图像，根据陨石坑的大小对其进行分类。“接下来，我们将陨石坑的分布与 InSight 的地震记录进行比较，并在空间和时间上寻找匹配项，”第一作者 Bickel 解释说。这种创新方法使得识别出总共 123 个以前未知的撞击成为可能。根据确定的形成时间、估计的震级和与 InSight 的距离，研究人员发现 49 个地震事件与一个或多个可能的撞击事件之间存在潜在匹配。“我们的数据显示，火星上发生的撞击比之前使用轨道图像的研究确定的要多，”Bickel 说。估计的撞击率比之前假设的大约高出 1.6 到 2.5 倍。 “我们的观测表明，一些记录的火星地震实际上是由流星体撞击而不是地质构造活动引起的。这对于估计火星地震的频率以及我们对火星表面动态的总体理解具有深远的影响。”

在一项配套研究中，研究小组重点研究了新发现的事件之一，即塞伯鲁斯凹陷区的一个 21.5 米撞击坑，该小组将其与特定的高频火星地震联系起来。塞伯鲁斯凹陷系统位于火星上一个以地壳活动而闻名的年轻火山平原。这一发现首次使人们能够直接比较撞击引起的地震信号和内部地壳运动引起的信号。

更多新发现陨石坑的例子，由 CaSSIS 和 HiRISE 等相机拍摄。图中陨石坑的直径均大于 10 米，以橙色标记突出显示。© ESA/TGO/CaSSIS CC-BY-SA 3.0 IGO 和 NASA/JPL/亚利桑那大学/MSSS。

研究人员比较了撞击地点和洞察号记录到相应火星地震的时间。他们能够证明，部分地震波通过更深的火星地幔传播，而不是像之前假设的那样只通过地壳表面传播。“这些发现挑战了之前关于地震波传播的假设，并表明许多记录到的火星地震实际上距离火星着陆器洞察号比之前认为的要远，”伦敦帝国理工学院洞察号科学团队成员、配套研究的主要作者康斯坦丁诺斯·查拉兰博斯 (Constantinos Charalambous) 说。“除了重新定位一系列地震的震中外，这还意味着需要修改火星的内部结构模型。”

“我们的研究结果不仅对科学界具有重要意义。例如，如果你将来想在火星上建造永久性基础设施，你就需要能够评估结构损坏的风险，例如流星体撞击造成的损坏，”比克尔强调道。研究表明，地震数据和轨道图像信息的结合对于了解火星的地球物理特性至关重要。对火星的进一步研究将旨在完善对火星地震频率和撞击率的估计。

这些研究是伯尔尼大学和其他知名机构研究人员开展国际跨学科合作的成果，这些机构包括美国宇航局喷气推进实验室 (JPL)、伦敦帝国理工学院、布朗大学和苏黎世联邦理工学院。“在伯尔尼大学，我们拥有开展此类研究的理想条件 - 尤其是因为我们在行星科学和机器学习方面拥有跨学科专业知识，并且伯尔尼积极参与 InSight、HiRISE 和 CaSSIS，”Bickel 总结道。

来源：人工智能学家