NASA的SWOT卫星揭示加州天气问题的深层原因

NASA的SWOT卫星揭示加州天气问题的深层原因 此图显示了 1 月 15 日（几条大气河流到达之前）和 2 月 4 日（第一场风暴之后）北加州门多西诺县部分地区水面高度的 SWOT 卫星数据。浅蓝色和绿色表示相对于平均海平面的最高水位。(内陆水位高度包括底层地面高度）。水位卫星观测这幅图像显示的是 2024 年 1 月 15 日该地区的情况，当时大气中的河流还没有降下雨雪，而 2 月 4 日，在一系列暴风雨中的第一场暴风雨侵袭加州之后，该地区再次降下雨雪。水位高度以绿色和蓝色显示，浅色调表示相对于平均海平面的最高水位。(内陆地区的数据包括洪水高度及其下方的地面高度）。一些沿海地区被海潮和暴雨同时淹没，而另一些地区可能只被降水淹没。图像中的每个像素代表一个 330 英尺乘 330 英尺（100 米乘 100 米）的区域。地表水和海洋地形卫星（SWOT）旨在对地球表面水进行首次全球调查，它将收集地球上水体随时间变化的详细测量数据。图片来源：NASA/JPL-CaltechSWOT 对水监测的贡献自 2022 年 12 月以来，SWOT 卫星一直在测量地球表面几乎所有水域的高度，从而对地球上的海洋和淡水湖泊及河流形成了迄今为止最详细、最全面的观测。这颗卫星不仅能像其他卫星一样探测地球表面的水域范围，还能提供水位数据。结合其他类型的信息，SWOT 测量结果可以得出湖泊和河流等地貌的水深数据。位于南加州喷气推进实验室的美国宇航局海平面变化团队首席研究员本-哈姆林顿（Ben Hamlington）说："SWOT 为我们提供了前所未有的洪水信息。卫星可以提供图片，显示一个地区有多少地方被洪水淹没，但除非已经在河流或海岸安装了仪器，否则很难知道洪水期间和之后的情况是如何变化的。SWOT卫星提供的数据与其他信息相结合，正在填补这一空白。"SWOT 科学小组使用KaRIn（Ka 波段雷达干涉仪）仪器进行了测量。KaRIn在吊杆上安装了两根相距33英尺（10米）的天线，在环绕地球的过程中产生一对数据扫描带，从水面反射雷达脉冲，收集水面高度测量值。美国国家航空航天局地球观测站拍摄的图片，由 Lauren Dauphin 使用本杰明-哈姆林顿提供的 SWOT 数据拍摄，并由 SWOT 科学团队提供。编译自:ScitechDaily ... PC版： 手机版：

从太空绘制地球水道图：SWOT卫星改变了洪水预报的方式

从太空绘制地球水道图：SWOT卫星改变了洪水预报的方式 地表水和海洋地形卫星（SWOT）旨在对地球表面的水进行首次全球调查，它将收集地球上水体随时间变化的详细测量数据。图片来源：NASA/JPL-Caltech河流、湖泊和水库就像我们地球的动脉，通过相互连接的巨大网络输送维持生命的水。当地球的水循环速度过快时，就会导致洪水泛滥，危及生命和财产安全。随着气候变化改变了降水模式，全世界越来越多的人生活在洪水易发地区，这种风险正在增加。科学家和水资源管理者使用多种类型的数据来预测洪水。今年，他们有了一个新工具：来自地表水和海洋地形（SWOT）卫星的淡水数据。美国国家航空航天局（NASA）和法国国家空间研究中心（CNES）合作建立的观测站正在测量地球上几乎所有水面的高度。SWOT 的设计目的是测量每一条宽度超过 300 英尺（100 米）的主要河流，初步结果表明它可能能够观测到更小的河流。2011 年，苏里斯河的洪水淹没了北达科他州的这个社区。美国和法国的 SWOT 卫星为科学家和水资源管理者提供了一种新的工具，用来观察三维洪水，这些信息可以改善对洪水发生地点和频率的预测。资料来源：北达科他州水务委员会溪流测量仪可以精确测量河流的水位，但只能测量个别地点的水位，而且往往相隔很远。许多河流根本没有水位计，尤其是在没有资源维护和监测水位计的国家。水位计也可能因洪水而失灵，当水位超过河岸并流入水位计无法测量的区域时，水位计就不可靠了。SWOT 能以三维方式更全面地观察洪水，测量洪水的高度、宽度和坡度。科学家们可以利用这些数据更好地追踪洪水在地形中的脉动，从而改进对洪水发生地点和频率的预测。在这张 2023 年 10 月 8 日的图片中，季风雨造成的洪水覆盖了孟加拉国东北部的广大地区。这颗由美国和法国共同研制的卫星首次以高分辨率为整个地区提供及时、精确的水面高程信息，从而改进了洪水预报。图片来源：NASA/JPL-Caltech/UNC-Chapel Hill/Google Earth建立更好的洪水模型将 SWOT 数据纳入洪水模型的一项工作由位于科罗拉多州博尔德的环境科学合作研究所 (CIRES) 的 J. Toby Minear 领导。Minear 正在研究如何将 SWOT 数据纳入美国国家海洋和大气管理局的国家水模型，该模型可预测美国河流发生洪水的可能性及其时间。SWOT 淡水数据将填补测量仪之间的空间空白，帮助 Minear 等科学家确定河流沿岸特定地点发生洪水的水位（高度）。SWOT 河流坡度数据如图所示的加利福尼亚州萨克拉门托河的坡度数据可以改善对水流通过河流和冲刷地貌的速度的预测。为了计算坡度，科学家将较低的水位（右）减去较高的水位（左），然后除以河段长度。图片来源：NASA/JPL-Caltech/UNC-Chapel Hill/Google地球他希望 SWOT 能以多种方式改进国家水模型数据。例如，它将对河流坡度以及坡度如何随水流变化提供更准确的估算。一般来说，河流坡度越陡，水流速度越快。水文建模人员利用坡度数据来预测水流通过河流和流出地表的速度。SWOT 还将帮助科学家和水资源管理者量化湖泊和水库的储水量。虽然美国有大约 90,000 个相对较大的水库，但其中只有几千个水库拥有纳入国家水模型的水位数据。这就限制了科学家们了解水库水位与周围陆地高程和潜在洪水之间关系的能力。SWOT 正在测量数以万计的美国水库，以及几乎所有大于两个足球场的美国天然湖泊。包括美国在内的一些国家在河流测量网络和详细的当地洪水模型方面投入了大量资金。但在非洲、南亚、南美部分地区和北极地区，有关湖泊和河流的数据却很少。在这些地方，洪水风险评估通常依靠粗略估计。SWOT 的部分潜力在于，它能让水文学家填补这些空白，提供有关地表蓄水量和河流流量的信息。联合国大学教堂山分校博士生玛丽莎-休斯（Marissa Hughes）用三脚架安装全球定位系统，以精确测量新西兰怀马卡里里河一段的水面高程。测量结果用于校准和验证来自美国-法国 SWOT 卫星的数据。信用：Alyssa LaFaro/NC Research美国国家航空航天局SWOT淡水科学负责人、北卡罗来纳大学教堂山分校研究员塔姆林-帕维尔斯基（Tamlin Pavelsky）说，SWOT有助于应对气候变化引发的极端风暴所造成的日益严重的洪水威胁。想想2017年的休斯顿和哈维飓风吧，"他说。"如果没有气候变化，我们不太可能在一场风暴中看到 60 英寸的降雨量。随着强降水事件变得越来越常见，社会将需要更新工程设计标准和洪泛区地图。"地球水循环的这些变化正在改变社会对洪水和洪泛区的假设，随着降雨强度的增加以及洪水易发地区人口的增长，未来全球数亿人将面临更大的洪水风险。SWOT 洪水数据还有其他实际用途。例如，保险公司可以利用 SWOT 数据建立的模型来改进洪水灾害地图，从而更好地估计一个地区潜在的破坏和损失风险。一家大型再保险公司 FM Global 是 SWOT 目前的 40 家早期采用者之一，这是一个致力于将 SWOT 数据纳入其决策活动的全球组织社区。帕维尔斯基说："FM Global 等公司和美国联邦紧急事务管理局等政府机构可以通过与 SWOT 数据进行比较，对其洪水模型进行微调。这些更好的模型将让我们更准确地了解洪水可能发生的地点和频率。"关于任务的更多信息SWOT 于 2022 年 12 月 16 日从加利福尼亚州中部的范登堡空军基地发射升空，目前正处于运行阶段，收集的数据将用于研究和其他目的。SWOT 项目由美国国家航空航天局和法国国家空间研究中心联合开发，加拿大航天局和英国航天局也提供了支持。美国国家航空航天局的喷气推进实验室由加利福尼亚州帕萨迪纳的加州理工学院代为管理，是该项目的美国部分牵头单位。在飞行系统有效载荷方面，NASA 提供了 KaRIn 仪器、GPS科学接收器、激光反向反射器、双波束微波辐射计和 NASA 仪器操作。法国国家空间研究中心提供了多普勒轨道成像和卫星辐射定位集成系统、双频波塞冬测高仪（由泰雷兹阿莱尼亚航天公司开发）、KaRIn 射频子系统（与泰雷兹阿莱尼亚航天公司合作，并得到英国航天局的支持）、卫星平台和地面操作。加空局提供了 KaRIn 高功率发射机组件。美国国家航空航天局（NASA）提供了运载火箭和该局设在肯尼迪航天中心的发射服务计划，并管理相关的发射服务。编译来源：ScitechDaily ... PC版： 手机版：

人工智能帮助NASA Swift射线望远镜绘制宇宙最远伽马射线暴地图

人工智能帮助NASA Swift射线望远镜绘制宇宙最远伽马射线暴地图 在短短几秒钟内，GRB 释放的能量相当于太阳一生释放的能量。由于它们如此明亮，GRB 可以在多种距离（包括可见宇宙的边缘）进行观测，帮助天文学家追寻最古老、最遥远的恒星。但是，由于目前技术的限制，只有一小部分已知的 GRB 具有所需的全部观测特征，可以帮助天文学家计算它们发生在多远的地方。图中所示的 Swift 是美国国家航空航天局位于马里兰州格林贝尔特的戈达德太空飞行中心、宾夕法尼亚州立大学帕克分校、新墨西哥州洛斯阿拉莫斯国家实验室和弗吉尼亚州杜勒斯的诺斯罗普-格鲁曼创新系统公司的合作成果。其他合作伙伴包括英国莱斯特大学和穆拉德空间科学实验室、意大利布雷拉天文台和意大利航天局。资料来源：美国国家航空航天局戈达德太空飞行中心/Chris Smith (KBRwyle)Dainotti 和她的团队将美国宇航局尼尔-盖尔斯-斯威夫特天文台（NASA's Neil Gehrels Swift Observatory）的 GRB 数据与多个机器学习模型相结合，克服了当前观测技术的局限性，更精确地估算出了距离未知的 GRB 的邻近程度。由于GRB既可以在很远的地方观测到，也可以在相对较近的距离观测到，因此了解它们发生的位置有助于科学家了解恒星是如何随时间演变的，以及在给定的空间和时间内可以发生多少次GRB。"这项研究推动了伽马射线天文学和机器学习的前沿发展，"Dainotti 说。"后续研究和创新将帮助我们取得更可靠的结果，并使我们能够回答一些最紧迫的宇宙学问题，包括我们宇宙的最早过程以及它是如何随着时间的推移而演变的。"在一项研究中，Dainotti 和波兰雅盖隆大学的博士研究生 Aditya Narendra 使用几种机器学习方法精确测量了太空雨燕紫外/光学望远镜（UVOT）和地面望远镜（包括斯巴鲁望远镜）观测到的 GRB 的距离。测量结果完全基于其他与距离无关的 GRB 特性。该研究成果于5月23日发表在《天体物理学杂志通讯》上。Narendra说："这项研究的结果非常精确，我们可以利用预测的距离来确定一定体积和时间内的 GRB 数量（称为速率），这与实际观测到的估计值非常接近。"由 Dainotti 和国际合作者领导的另一项研究利用 NASA 的 Swift X 射线望远镜（XRT）从所谓的长 GRB 产生的余辉数据，通过机器学习成功地测量了 GRB 的距离。据信，GRB 以不同的方式发生。长GRB发生在一颗大质量恒星到达其生命末期并爆发出壮观的超新星时。另一种类型被称为短GRB，发生在死亡恒星（如中子星）的残余物在引力作用下合并并相互碰撞时。Dainotti 说，这种方法的新颖之处在于将几种机器学习方法结合起来使用，以提高它们的集体预测能力。这种方法被称为"超级学习者"（Superlearner），它为每种算法分配一个权重，权重值从 0 到 1 不等，每个权重与该奇异方法的预测能力相对应。超级学习者的优势在于，最终预测结果总是比单一模型更有效，还用于摒弃预测能力最差的算法。这项研究于 2 月 26 日发表在《天体物理学杂志》增刊系列上，它可靠地估计了 154 个距离未知的长 GRB 的距离，并大大增加了这类爆发的已知距离数量。由斯坦福大学天体物理学家 Vahé Petrosian 和 Dainotti 领导的第三项研究于 2 月 21 日发表在《天体物理学杂志通讯》上，该研究利用斯威夫特 X 射线数据回答了一些令人费解的问题，表明 GRB 的速率至少在较小的相对距离上并不遵循恒星形成的速率。这提供了一种可能性，即小距离的长GRB可能不是由大质量恒星的坍缩产生的，而是由中子星等非常致密的天体聚变产生的。在美国国家航空航天局斯威夫特天文台客座研究员计划（第19周期）的支持下，Dainotti和她的同事们现在正努力通过一个交互式网络应用程序公开机器学习工具。编译来源：ScitechDaily ... PC版： 手机版：

NASA将2023年全球海平面飙升与厄尔尼诺现象联系起来

NASA将2023年全球海平面飙升与厄尔尼诺现象联系起来 海平面上升正在影响世界各地的沿海社区，尤其是像图中檀香山这样位于岛屿上的社区。图片来源：NOAA 海上教师计划，NOAA HI'IALAKAI 号船这项由美国国家航空航天局（NASA）主导的分析以海平面数据集为基础，该数据集具有 30 多年的卫星观测数据，始于 1992 年发射的美国-法国TOPEX/Poseidon任务。2020 年 11 月发射的哨兵-6 迈克尔-弗赖利希任务是为这一海平面记录做出贡献的一系列卫星中的最新一颗。数据显示，自 1993 年以来，全球平均海平面总共上升了约 4 英寸（9.4 厘米）。上升速度也在加快，从 1993 年的每年 0.07 英寸（0.18 厘米）上升到目前的每年 0.17 英寸（0.42 厘米），增加了一倍多。该图显示了 1993 年以来由五颗卫星测量的全球平均海平面（蓝色）。红色实线表示海平面上升的轨迹，在过去三十年里，海平面上升了一倍多。红色虚线预测了未来海平面的上升。资料来源：NASA-JPL/加州理工学院美国国家航空航天局（NASA）海平面变化团队和位于华盛顿的海洋物理学项目主任娜迪娅-维诺格拉多瓦-希弗说："目前的加速度意味着，到2050年，我们的全球平均海平面将再增加20厘米，与过去100年相比，未来30年的变化量将翻一番，并增加世界各地洪水的频率和影响。"季节性影响2022 年至 2023 年，全球海平面大幅上升，这主要是由于拉尼娜现象和厄尔尼诺现象之间的转换。2021 年至 2022 年的温和拉尼娜现象导致当年海平面上升低于预期。2023 年出现了强厄尔尼诺现象，有助于提高海面高度的平均上升幅度。拉尼娜现象的特点是赤道太平洋的海洋温度低于正常水平。厄尔尼诺现象则是赤道太平洋的海洋温度高于平均水平。这两种周期性气候现象都会影响世界各地的降雨和降雪模式以及海平面。美国宇航局南加州喷气推进实验室海平面研究员乔希-威利斯（Josh Willis）说："在拉尼娜现象期间，通常落在海洋中的雨水转而落在陆地上，暂时带走了海洋中的水，降低了海平面。在厄尔尼诺年，通常落在陆地上的大量雨水最终会流入海洋，从而使海平面暂时上升"。该动画展示了 1993 年至 2023 年全球平均海平面的上升情况，数据来源于五颗国际卫星的系列数据。2022 年至 2023 年海平面飙升的主要原因是气候变化和太平洋厄尔尼诺现象的发展。人类足迹季节性或周期性气候现象会逐年影响全球平均海平面。但三十多年来的基本趋势是海洋高度不断上升，这是地球大气中温室气体滞留过多热量导致全球变暖的直接反应。JPL的NASA海平面变化团队负责人本-哈姆林顿（Ben Hamlington）说："像这种30年的卫星记录这样的长期数据集让我们能够区分对海平面的短期影响（如厄尔尼诺现象）和趋势，让我们知道海平面的走向。"如果没有持续的国际合作，没有美国国家航空航天局（NASA）和其他航天机构的科技创新，就不可能进行这些十年一次的观测。具体来说，雷达测高仪帮助对世界各地的海平面进行了更加精确的测量。为了计算海洋高度，这些仪器从海面反弹微波信号，记录信号从卫星到地球再返回所需的时间，以及返回信号的强度。研究人员还定期将这些海平面测量数据与其他来源的数据进行交叉核对。这些数据包括验潮仪以及卫星对大气水汽和地球重力场等因素的测量，这些因素都会影响海平面测量的准确性。利用这些信息，研究人员重新校准了 30 年的数据集，从而更新了之前一些年份的海平面。其中包括从 2021 年到 2022 年海平面上升了 0.08 英寸（0.21 厘米）。当研究人员将海洋的天基测高数据与一个多世纪以来的地表观测数据（如验潮仪）结合起来时，这些信息极大地提高了我们对全球范围内海面高度如何变化的认识。当这些海平面测量数据与其他信息（包括海洋温度、冰流失和陆地运动）相结合时，科学家们就能破解海洋上升的原因和方式。编译自:ScitechDaily ... PC版： 手机版：

NASA的朱诺号探测器揭开木卫二火山岩浆和木星风暴的秘密

NASA的朱诺号探测器揭开木卫二火山岩浆和木星风暴的秘密 这段动画（截屏）是艺术家利用美国宇航局朱诺号宇宙飞船上的朱诺相机（JunoCam）成像仪收集的数据制作的，展示了木卫一上的熔岩湖洛基帕泰拉（Loki Patera）的鸟瞰图。洛基湖长 124 英里（200 公里），湖中充满岩浆，湖边布满炽热的熔岩，湖中岛屿星罗棋布。2023年12月和2024年2月，当朱诺相机（JunoCam）飞越月球时，洛基湖呈现出壮观的倒影，这表明它和木卫二表面的其他部分像玻璃一样光滑。洛基帕泰拉的大岛没有名字。图片来源：NASA/JPL-Caltech/SwRI/MSSS4月16日，朱诺号的首席研究员斯科特-博尔顿（Scott Bolton）在维也纳举行的欧洲地球物理联盟大会新闻发布会上宣布了这一新发现。这段动画是艺术家利用美国宇航局朱诺号宇宙飞船上的朱诺相机（JunoCam）成像仪的数据制作的木星卫星木卫二上的熔岩湖洛基湖（Loki Patera）的概念图。洛基湖内部有多个岛屿，是一个充满岩浆的洼地，四周环绕着熔岩。图片来源：NASA/JPL-Caltech/SwRI/MSSS朱诺号于 2023 年 12 月和 2024 年 2 月极近距离飞越木卫一，接近其表面约 930 英里（1500 公里），首次获得了月球北纬地区的近距离图像。博尔顿说："木卫一上遍布火山，我们捕捉到了其中几座火山的活动。我们还拍到了一个长达200公里（127英里）、名为洛基帕特拉的熔岩湖的精彩特写镜头和其他数据。这些令人惊叹的细节显示，这些疯狂的岛屿镶嵌在一个潜在的岩浆湖中间，湖边是炙热的熔岩。我们的仪器记录到的湖面镜面反射表明，木卫二的部分表面像玻璃一样光滑，让人联想到地球上由火山生成的黑曜石玻璃。"4月9日，美国宇航局"朱诺"号上的"朱诺相机"（JunoCam）仪器在第60次飞越木星期间捕捉到了木卫一的这一景象，并首次拍摄到了木卫一南极区域的图像。图片来源：NASA/JPL-Caltech/SwRI/MSSS, Gerald Eichstädt/Thomas Thomopoulos (CC BY)利用朱诺号微波辐射计（MWR）仪器收集的数据绘制的地图显示，木卫二的表面与木星的其他伽利略卫星相比不仅相对光滑，而且两极比中纬度地区更冷。在"朱诺"号的长期任务中，航天器每次飞行都会更靠近木星北极。这种不断变化的方位使 MWR 仪器能够提高对木星北极气旋的分辨率（见下图）。这些数据可以对两极进行多波长比较，揭示出并非所有的极地气旋都是一样的。位于南加州的美国宇航局喷气推进实验室的朱诺号项目科学家史蒂夫-莱文（Steve Levin）说："也许木星北极的中心气旋是这种差异最显著的例子。它在红外线和可见光图像中都清晰可见，但它的微波信号远不如附近的其他风暴强烈。这告诉我们，它的地表下结构一定与其他气旋非常不同。MWR团队将继续在每个轨道上收集更多更好的微波数据，因此我们预计将为这些引人入胜的极地风暴绘制更详细的三维地图。"这张由美国宇航局朱诺号飞船上的朱诺相机（JunoCam）成像仪拍摄的合成图像显示了位于木星北极的中心气旋周围的八个环极气旋。这些气旋的直径从 1500 英里（2400 公里）到 1740 英里（2800 公里）不等，大约相当于从德克萨斯州南端到加拿大边境的距离。合成图描绘了八角形结构的显著稳定性：自2016年朱诺号开始执行任务以来，没有气旋到达或消失。图片来源：NASA/JPL-Caltech/SwRI/MSSS, Gerald Eichstädt, John Rogers © CC BY这次任务的主要科学目标之一是收集数据，帮助科学家更好地了解木星的水丰度。为此，朱诺号科学团队并不是在寻找液态水。相反，他们希望量化木星大气中存在的氧分子和氢分子（构成水的分子）。准确的估计对于拼凑太阳系形成的拼图至关重要。木星很可能是最早形成的行星，它包含了大部分未被太阳吸收的气体和尘埃。水的丰度对这颗气体巨行星的气象学（包括木星上风流的流动方式）和内部结构也有重要影响。1995 年，美国国家航空航天局的伽利略探测器在进入木星大气层的 57 分钟下降过程中，提供了有关木星水丰度的早期数据集。但这些数据带来的问题多于答案，数据显示这颗气态巨行星的大气层出乎意料地热，而且与计算机模型显示的情况相反，大气层中没有水。这段动画是利用美国宇航局朱诺号上的朱诺相机（JunoCam）在2023年12月和2024年2月飞越木卫一期间收集到的数据制作的，是艺术家对木卫一上一个特征的构想，任务科学小组将其昵称为"陡峭的山"。图片来源：NASA/JPL-Caltech/SwRI/MSSS博尔顿说："探测器的科学表现令人惊叹，但它的数据与我们的木星水丰度模型相去甚远，我们考虑过它采样的位置是否会是一个离群点。但在朱诺号之前，我们无法确认。现在，根据最近利用MWR数据得出的结果，我们已经确定木星赤道附近的水丰度与氢相比大约是太阳丰度的三到四倍。这最终证明，伽利略探测器的进入地点是一个异常干燥、类似沙漠的区域。"这些结果支持了这样一种观点，即在太阳系形成过程中，水冰物质可能是气态巨行星形成和/或演化过程中重元素富集（木星吸积的比氢和氦重的化学元素）的来源。木星的形成仍然令人费解，因为朱诺对气态巨行星核心的研究结果表明，木星的水丰度非常低科学家们仍在试图解开这个谜团。在"朱诺"号延长任务的剩余时间内获得的数据可能会有所帮助，科学家们可以将木星两极地区附近的水丰度与赤道地区的水丰度进行比较，还可以进一步了解木星稀释内核的结构。朱诺号最近一次飞越木卫二是在4月9日，当时它距离木卫二表面大约10250英里（16500公里）。它将于5月12日第61次飞越木星。编译来源：ScitechDaily ... PC版： 手机版：

探测火星地震是发现火星地下深处隐藏水的新方法

探测火星地震是发现火星地下深处隐藏水的新方法 研究人员正在探索利用来自火星地震的地震电波信号探测火星地下水的可能性，这种方法受到地球上类似技术的启发，但针对火星的独特条件进行了调整。这种捕捉地震波穿过含水层时产生的电磁信号的方法可以揭示火星地表深处隐藏的水源，有可能彻底改变我们对火星上的水及其分布的认识。图片来源：NASA/JPL-Caltech美国国家航空航天局/JPL-加州理工学院如果火星上现在有液态水的话，可能会因为埋藏太深而无法用地球上的传统方法探测到。不过，宾夕法尼亚州立大学的科学家们认为，一种涉及分析火星地震（火星上的地震）的新技术可能会带来突破。地震穿过地下蓄水层时，会产生电磁信号。在发表于《行星研究》（JGR Planets）的一项研究中，研究人员展示了这些信号如何可能揭示火星地表下几英里处是否有水。主要作者诺兰-罗斯（Nolan Roth）是宾夕法尼亚州立大学地球科学系的一名博士候选人，他认为这种方法可以为分析未来的火星任务数据铺平道路。美国国家航空航天局（NASA）的"洞察"（InSight）火星着陆器拍摄的最后一张照片显示，2022 年，着陆器上的地震仪在这颗红色星球的表面工作。一个科学家小组建议，利用着陆器上的地震仪和磁力仪的数据，可以帮助揭示火星地表深处是否存在液态水。图片来源：NASA/JPL-Caltech火星地震探测地下水的潜力罗思说："科学界有一种理论，认为火星曾经有海洋，在其历史进程中，所有的水都消失了。但有证据表明，一些水被困在地表下的某个地方。只是我们还没有找到。我们的想法是，如果我们能找到这些电磁信号，那么我们就能找到火星上的水。"如果科学家想在地球上找到水，他们可以使用地面穿透雷达等工具来绘制地下地图。但科学家们说，这种技术在地表下数英里处无效，而火星上的水可能就在这个深度。相反，研究人员建议采用一种新颖的地震电法，这是一种较新的技术，用于非侵入性地描述地球地下的特征。当地震波穿过地下含水层时，岩石和水运动方式的差异会产生电磁场。研究人员表示，地表的传感器可以听到这些信号，从而揭示含水层的深度、体积、位置和化学成分等信息。火星地震信号的优势罗思说："如果我们聆听在地表下移动的火星地震，如果它们穿过水，就会产生这些奇妙、独特的电磁场信号。这些信号可以诊断出火星上目前的、现代的水"。在水资源丰富的地球上，使用这种方法识别活跃的含水层具有挑战性，因为即使在含水层之外的地下也有水存在，当地震波穿过地层时会产生其他电信号。科学家们说，必须将这种背景噪声与含水层信号分离，才能准确识别和描述含水层。宾夕法尼亚州立大学地球科学副教授、罗斯的顾问和合著者朱铁元说："在火星上，近地表肯定是干燥的，不需要这样的分离。与地球上经常出现的地震电波信号不同，火星表面自然地消除了噪音，暴露出有用的数据，使我们能够确定几个含水层的特性"。在研究中模拟火星地下研究人员创建了一个火星地下模型，并添加了含水层，以模拟地震电法的性能。他们发现，他们可以成功地利用这项技术分析含水层的细节，包括含水层的厚度或厚度，以及含盐量等物理和化学特性。罗斯说："如果我们能够理解这些信号，我们就能回过头来描述含水层本身的特征。这将为我们提供比以往任何时候都更多的制约因素，帮助我们了解今天火星上的水以及它在过去 40 亿年中的变化情况。这将是向前迈出的一大步。"利用火星上的现有数据和工具罗斯说，未来的工作将令人惊讶地涉及分析已经在火星上收集到的数据。美国国家航空航天局于2018年发射的"洞察"号着陆器向火星运送了一个地震仪，该地震仪一直在监听火星地震并绘制地下地图。然而，地震仪很难将水与气体或密度较低的岩石区分开来。不过，这次任务还包括一个磁力计，作为帮助地震仪的诊断工具。科学家们说，将磁力计和地震仪的数据结合起来，可以发现地震电波信号。研究人员说，在未来的美国国家航空航天局任务中派出专门的磁强计进行科学实验，可能会取得更好的结果。"这不应该仅限于火星例如，这项技术有潜力测量木星卫星上冰海洋的厚度。"我们想向社会传递的信息是，有这样一种前景广阔的物理现象过去较少受到关注可能在行星地球物理学方面具有巨大的潜力"。编译自/scitechdaily ... PC版： 手机版：