火星地质研究论文

耶泽洛陨石坑和河流三角洲。（美国国家航空航天局/喷气推进实验室/约翰霍普金斯大学应用物理实验室/毛伊岛空间监视站/布朗大学 早在2018年11月，美国航天局就宣布火星2020探测器将在耶泽洛陨石坑着陆。耶泽洛陨石坑地区地质多样，汇入河流带来的沉积物在此形成了冲积扇。这些沉积物在陨石坑的卫星图像中能很清楚地被看到，里面有可能含有被保存下来的古代有机分子。 但陨石坑里还有一些让科学家们感兴趣的东西，这些东西在可见光图像中看不太清楚：一个由碳酸盐组成的“浴缸圈”，科学家们认为它可以保存化石。 火星2020探测器给我们对火星宜居性的科学研究加大了筹码。当勇气号和机遇号前往火星时，他们的任务是寻找水在过去或现在存在的证据。他们做到了。当火星科学实验室（又名：“好奇号”火星车）前往火星时，它的任务是评估火星在过去和现在的宜居性。而现在，还未实际命名的火星2020探测器有着最艰巨的任务：寻找过去微生物存在的迹象；或者简单地说：去寻找化石。计划着陆区（美国国家航空航天局/加州理工学院喷气推进实验室/毛伊岛空间监视站/约翰霍普金斯大学应用物理实验室/欧洲航天局） 选择耶泽洛陨石坑作为着陆区有几个原因：它很古老—是一个约35亿年前的湖的遗址；它含有同样古老的地貌，包括河流三角洲；它还含有碳酸盐形成的所谓的“浴缸圈”。 在地球上，碳酸盐形成的化石结构历时长久、可以持续数十亿年；包括贝壳、珊瑚、和叠层石。既然耶泽洛陨石坑曾是一片水域，科学家认为有必要研究耶泽洛陨石坑边缘的碳酸盐圈、看看那里是否有化石。 如果你对此仍心存怀疑、犹豫不决，请记住，选择耶泽洛陨石坑，以及在火星上寻找化石生命，是建立在多年的严谨科学基础上的。没人知道我们会在那个富含碳酸盐的陨石坑边缘找到什么，但经验证据表明我们该从这里找起。耶泽洛陨石坑的位置，紫色为低海拔，红色为高海拔。（美国宇航局/喷气推进实验室/美国地质勘探局）一篇发表在《伊卡洛斯》（ Icarus）杂志上的论文详细介绍了耶泽洛陨石坑的矿物多样性，包括边缘的碳酸盐沉积物。 这篇论文的题目是：“耶泽洛陨石坑的矿物多样性：火星上可能存在湖泊碳酸盐的证据”。请注意，“湖泊的（lacustrine）”一词的意思是“与湖泊有关的或与之有联系的” 美国宇航局的火星勘测轨道器探测器（MRO）用CRISM（火星专用小型侦察影像频谱仪）仪器发现了这些碳酸盐。CRISM专用于寻找与水相关的矿物；其图像显示，耶泽洛陨石坑的边缘有明显的碳酸盐。CRISM图像中的耶泽洛陨石坑，绿色表示碳酸盐。（美国航天局/加州理工学院喷气推进实验室/毛伊岛空间监视站/约翰霍普金斯大学应用物理实验室//普渡大学/美国地质勘探局）该杂志的主要作者、位于印第安纳州西拉斐特的普渡大学的布里奥妮·霍根说：“CRISM很多年前就在这里发现了碳酸盐，但我们才注意到它们在应是湖泊边缘的集中程度。” “在整个任务期间，我们在许多地方都会遇到碳酸盐沉积物，但浴缸圈会是最令人兴奋的参观地点之一。” 在地球上，一些最古老的化石是叠层石。叠层石是由蓝藻层形成的层状结构；它们可以追溯到35亿年前。 如果火星在其遥远的过去的确维系过生命，那么它可能有自己的叠层石。假如事实确实如此，那围绕耶泽洛陨石坑的古湖碳酸盐圈会是寻找它们的好地方。 领导2020年火星项目的是位于加利福尼亚州帕萨迪纳的美国宇航局喷气推进实验室，副项目科学家肯·威利福（Ken Williford）德说：“在我们选择耶泽洛陨石坑作为着陆点的因素中，其中最令人兴奋的原因之一就是‘边缘碳酸盐’形成于湖泊环境中的这个可能性。古老湖岸的碳酸盐化学是保存古代生命和气候的记录的绝佳配方。” “我们迫不及待地想去到表面，去发现这些碳酸盐是如何形成的。” 如果碳酸盐是在湖边形成，那么它们很可能形成于火星的诺亚纪时期。诺亚纪是火星的第一个纪元，结束于大约35亿年前。 科学家认为在那时火星气候相对湿润，大气中富含二氧化碳。碳酸盐通过岩石、水、和二氧化碳相互作用形成。 碳酸盐还能告诉我们更多；它们包含了火星气候变化的地质记录。 既然它们的形成是通过二氧化碳、水、和岩石之间的相互作用，那它们的形成可以记录火星上气候随时间发生的微妙变化。它们可以帮助我们讲述火星是如何从一个有着厚厚大气层的古老潮湿星球演变为今天寒冷干燥的沙漠的。 科学家们还在耶泽洛陨石坑的三角洲边缘发现了富含水合二氧化硅的沉积物。就像碳酸盐一样，水合二氧化硅也有可能保存化石。 如果水合二氧化硅沉积物位于三角洲底部，那么它也可能是寻找化石（特别被埋藏的微生物化石）的绝佳场所。一篇详述水合二氧化硅沉积物的论文在美国地球物理学会（AGU）期刊上发表。 在耶泽洛陨石坑的碳酸盐沉积物并不都一致均匀。它们分布在不同的地区、不同的高度，具有不同的地形特征和光谱特征。而最重要的区域也许就是所谓的边缘碳酸盐。 它们显示出最强烈和最清晰的碳酸盐特征，并且它们位于陨石坑的西部内边缘。边缘碳酸盐岩的边缘有时与地形和外观的变化一致。科学家们急于弄清楚这一切意味着什么。边缘碳酸盐的轮廓为红色。（美国宇航局/火星勘测轨道飞行器/霍根等2019年） 当然，这只能通过火星2020探测器的现场测定来完成。探测器将于2021年2月18日到达耶泽洛陨石坑；一旦到了那里，这么多人的辛苦努力就会开始有回报。 地球上有一些地方（通常在高山上），海贝化石会从岩石中冒出来，任何路人都能轻易看到。他们出现的位置引起了像达芬奇之类的早期的思想家对圣经中洪水故事的质疑。 如果火星真有化石的话，它不太可能轻易丢弃。但是，思考一下我们自己对化石的认识，以及这些知识是如何随着时间的推移而增长的，也引起人们关于我们会在火星上发现什么、以及这一发现将会如何塑造我们的信念的想象。 作者: EVAN GOUGH, UNIVERSE TODAY FY: 绿土 转载还请取得授权，并注意保持完整性和注明出处

Nature Geoscience：早期火星的多期变暖、氧化和地球化学转变的耦合模式

类地行星的大气成分和演化主要分原始大气和次生大气。原始大气来自行星形成过程中吸积的宇宙物质，以氢气（H 2 ）和氦气（He）为主。早期太阳的太阳风和太阳超紫外辐射都很强，类地行星的原始大气很快就被太阳风剥蚀逃逸掉了。原始大气逃逸掉后，类地行星的地质和火山等排气活动产生了次生大气。次生大气的成分主要由行星的排气过程和逃逸过程决定。不同的类地行星有不同的地质化学和生物等过程，造成了不同的排气过程，行星不同的质量、离日距离和磁场等因素造成了的不同逃逸过程。最终导致类地行星都经历了各自不同的大气演化，并拥有了现在各自不同的大气层（胡永云等，2014）。

水星离太阳最近且质量最小，其次生大气已被太阳风剥蚀殆尽。金星离太阳稍远，质量较大，其液态水已被蒸发并光解，较轻的H 2 从太空逃逸，较重的一O 2 部分由于金星没有全球性磁场保护也从太空逃逸，剩下一部分与其他物质发生反应。缺少液态水的环境使金星火山排出的CO 2 无法固化到岩石圈，而是永久积累到大气层，形成了金星以CO 2 为主（96%）的极其浓密的大气层（约90倍地球大气压）。CO 2 的温室效应使金星地表气温达到了467 。最终造成了金星现在高温高压、无法宜居的极端恶劣气候。地球质量和金星相近，离太阳的距离比金星稍远，恰当的日地距离和质量，使其地表能存在液态水，并孕育出生命。液态水的存在使地球火山喷出的CO 2 能以碳酸岩的形式固化到岩石圈，火山喷发的氨气（NH 3 ）分解成N 2 和H 2 。生命的存在吸收CO 2 并产出了大量O 2 。最终造成了地球以O 2 和N 2 为主、且宜居的大气层。火星是离太阳最远的类地行星（日火距离是日地距离的倍），质量也只有地球的10%，其吸附住的大气稀薄、温度较低。现在的火星大气压不到地球的1%，大气成分主要是CO 2 （95%）。不过火星地貌中发现了大量冲积扇、河流和湖泊的痕迹（图1），这显示火星大气过去曾有过温暖且湿润的气候，这种湿润气候持续时间可达几百万年。火星大气早期是什么样子，为什么变成现在干冷的气候，一直是研究热点，也是难点。

图1 火星表面观测到的冲积扇、河谷网和湖泊（Fassett and Head, 2008）的地貌特征

在认识火星早期大气前，先介绍一些地球早期大气的情况。地球大气演化是行星中研究最多、最仔细的，其中有两个研究热点。一是弱太阳悖论（Faint Young Sun Paradox）：按恒星演化理论，早期太阳辐照度较弱（只有现在的70%左右），那么那时的地球气候应该比现在冷很多。但大量地质记录显示早期地球比现在还温暖。对弱太阳悖论的主流解释是早期地球大气中存在大量温室气体。一般认为地球温室气体的成分主要有CO 2 、CH 4 和水蒸气。其中温室效应比CO 2 强20多倍的CH 4 对支撑起0 以的上气温至关重要（Pavlov et al., 2000）。另一个研究热点是地球大气的两次大氧化事件：地质记录显示早期地球以还原性气体为主，后来由于生命大量光合作用产生O 2 ，使大气氧含量在约20亿年前增长到现在的1%，同时甲烷耗尽，使地球气温下降形成了大雪球事件。后来在约6亿年前，O 2 含量进一步增加到现在的60%左右，同时大陆风化作用消耗了大量CO 2 ，使地球气温再次变冷。

火星大气演化与地球的有什么异同吗？首先，火星大气也有弱太阳悖论。火星现在的大气又干又冷，平均气温只有-60 ，按弱太阳理论早期火星大气应比现在还冷。但火星地质地貌显示火星在38亿年前有大量地表液态水存在（图1），说明当时火星气候温暖湿润。火星的弱太阳悖论比地球的更难解释，火星早期的气温为什么可以热到存在液态水，一直是火星研究的一大谜题（Haberle, 1998）。因为火星的质量比地球小很多，能吸附住的大气比地球稀薄；而且火星离太阳很远，气温应比地球低很多。火星大气模型计算出即使火星有更浓密CO 2 和水蒸气也很难达到液态水所需的0 以上气温。因此，有人认为火星大气过去不仅有CO 2 和水蒸气，还有一些火山喷发或小行星撞击等释放的H 2 、SO 2 、H 2 S、CH、N 4 2 等温室效应更强的气体，才能维持一个长久的温湿气候（Ramirez et al., 2014; Ramirez et al., 2018；Halevy et al., 2007）；但也有人认为即使有这些温室气体，火星早期气温也不可能长久保持0 以上，他们指出火星早期主要还是干冷气候，只是多次发生了间歇性升温的短暂温湿气候，长久的积雪被火山、撞击等活动临时融化冲击出河谷等地貌（Cassanelli et al., 2015; Wordsworth et al.,2013; 2017）。关于火星早期温湿气候，也有人认为可能与小行星撞击、火山喷发、火星轨道变化等相关（Melosh et al., 1989; Halevy et al., 2014; Perronet al., 2007）。由于这个问题太难解决，甚至有人提出火星早期气温本来就在0 以下，而一些河谷等地貌可能是冰川移动造成的（Galofre, et al., 2020），也可能是地下水侵蚀或地下地质活动形成的（Ehlmann et al., 2011）。关于火星过去气温在0 以上是间歇性的还是长期的，河谷网是降雨还是融雪形成的，这些争论还在进行中（Wordsworth, et al., 2016; Kamadaa et al., 2020；Ramirez et al., 2020）。其次，火星大气是否发生过大氧化事件。火星陨石观测显示火星地幔还原性可能比地球强，因此过去火星大气可能以还原性气体为主。后来在诺亚纪和西方纪交接时，出现了氧化性环境，特别是氧化锰矿物的出现显示当时有液态水和强氧化剂（如O 2 ）。现在的火星地表以氧化性为主，火星又称红色星球，就是因为其表面覆盖了一层红色的氧化的赤铁矿尘埃。最近也有地层研究显示火星早期以还原性气体为主，后来在几十亿年前经历了一次火星自己的大氧化事件（Liu et al., 2021）。

图2 火星观测与火星大气演化模型结果（Wordsworth et al., 2021）。火星的地质和主要事件发生的时间（ a ）；火星大气演化模型计算得出的火星大气氧化还原性（ b ）和火星气温（ c ）；在不同CO2大气压下火星地表液态水（气温保持在273K以上）的持续时间 （d）

Wordsworthet al.（2021）为了能够同时解释火星大气的温度、氧化还原性和地质地球化学等观测，建立了一个描述火星大气演化的耦合模式。该模式包含了由于陨石撞击、火山和地质活动带来的还原性温室气体的释放、由于太空逃逸造成的H 2 和O 2 的逃逸，以及CO 2 、水蒸气和还原性气体的温室效应。作者假设还原性气体的释放率为幂律分布。由于分布函数的平均值和变化率这两个参数不确定，他们采用了大量随机性参数的模拟测试，得到了一系列结果后，再排除掉那些不现实的结果。图2为该模式中一个较符合观测的模拟结果，由图可以看出该模式模拟出的结果为：火星大气总体为还原性、干冷气候，在火星早期（诺亚纪和西方纪）发生了多次间歇性的氧化性、温湿气候（图2b、图2c）。从图2c可以看出火星气温总体上是远远低于水溶点0 （273K）的，但气温达到0 以上单个事件多次发生，每次持续的时间都较短暂。图2d估算出在不同CO 2 大气压下，气温达到0 以上的具体持续时间可达到几个百万年，这与地貌化学观测结果基本相符，即：用河谷网等地貌规模推测出的河流持续时间在几万到几千万年，用火星地表碳酸盐较少等地球化学特征推测地表液态水持续时间少于几百万年。另外该模式模拟出的气温和氧化还原过程（H 2 的逃逸等）也能较好的解释火星快车的观测：即火星早期诺亚纪（36亿年前）主要为在湿润还原性环境下产生的黏土矿物，到西方纪（36-32亿年）则以硫酸盐为主。同时该模式的结果也指出由于火星长期干冷、短期间接性温湿气候，对生命长期在火星生存提出了挑战。

Wordsworthet al.（2021）总体认为火星气候在干冷和温湿之间的多次转换，与陨石撞击和火星内部演化有关。这种变换与地球上的冰期、间冰期的转换有相似之处，只不过在地球上这种转换主要由地球的轨道变化控制。他们的模式在解释火星地质地貌和大气观测方面取得了很大的成功，但也有一些挑战，如大范围撞击事件发生的时间比火星温湿气候要早一些，而且从地质地貌上很难判断湿润的诺亚纪是长久温湿，还是间歇性温湿（Mangold, 2021）。

主要参考文献

Cassanelli J P, Head J W, Fastook J L. Sources of water for the outflow channels on Mars: Implications of the Late Noachian “icy highlands” model for melting and groundwater recharge on the Tharsis rise[J]. Planetary and Space Science, 2015, 108: 54-65.

Ehlmann B L, Mustard J F, Murchie S L, et al. Subsurface water and clay mineral formation during the early history of Mars[J]. Nature, 2011, 479(7371): 53-60.

Fassett C I, Head III J W. Valley network-fed, open-basin lakes on Mars: Distribution and implications for Noachian surface and subsurface hydrology[J]. Icarus, 2008, 198(1): 37-56.

Galofre A G, Jellinek A M, Osinski G R. Valley formation on early Mars by subglacial and fluvial erosion[J]. Nature Geoscience, 2020, 13(10): 663-668.

Haberle R M. Early Mars climate models[J]. Journal of Geophysical Research: Planets, 1998, 103(E12): 28467-28479.

Halevy I, Head III J W. Episodic warming of early Mars by punctuated volcanism[J]. Nature Geoscience, 2014, 7(12): 865-868.

Halevy I, Zuber M T, Schrag D P. A sulfur dioxide climate feedback on early Mars[J]. Science, 2007, 318(5858): 1903-1907.

Kamada A, Kuroda T, Kasaba Y, et al. A coupled atmosphere–hydrosphere global climate model of early Mars: A ‘cool and wet’scenario for the formation of water channels[J]. Icarus, 2020, 338: 113567.

Liu J, Michalski J R, Tan W, et al. Anoxic chemical weathering under a reducing greenhouse on early Mars[J]. Nature Astronomy, 2021, 5(5): 503-509.

Mangold N. Intermittent warmth on young Mars[J]. Nature Geoscience, 2021, 14(3): 112-113.

Melosh H J, Vickery A M. Impact erosion of the primordial atmosphere of Mars[J]. Nature, 1989, 338(6215): 487-489.

Pavlov A A, Kasting J F, Brown L L, et al. Greenhouse warming by CH4 in the atmosphere of early Earth[J]. Journal of Geophysical Research: Planets, 2000, 105(E5): 11981-11990.

Perron J T, Mitrovica J X, Manga M, et al. Evidence for an ancient martian ocean in the topography of deformed shorelines[J]. Nature, 2007, 447(7146): 840-843.

Ramirez R M, Craddock R A. The geological and climatological case for a warmer and wetter early Mars[J]. Nature Geoscience, 2018, 11(4): 230-237.

Ramirez R M, Craddock R A, Usui T. Climate simulations of early Mars with estimated precipitation, runoff, and erosion rates[J]. Journal of Geophysical Research: Planets, 2020, 125(3): e2019JE006160.

Ramirez R M, Kopparapu R, Zugger M E, et al. Warming early Mars with CO2 and H2[J]. Nature Geoscience, 2014, 7(1): 59-63.

Wordsworth R, Forget F, Millour E, et al. Global modelling of the early martian climate under a denser CO2 atmosphere: Water cycle and ice evolution[J]. Icarus, 2013, 222(1): 1-19.

Wordsworth R D, Kerber L, Pierrehumbert R T, et al. Comparison of “warm and wet” and “cold and icy” scenarios for early Mars in a 3-D climate model[J]. Journal of Geophysical Research: Planets, 2015, 120(6): 1201-1219.

Wordsworth R D. The climate of early Mars[J]. Annual Review of Earth and Planetary Sciences, 2016, 44: 381-408.

Wordsworth R, Kalugina Y, Lokshtanov S, et al. Transient reducing greenhouse warming on early Mars[J]. Geophysical Research Letters, 2017, 44(2): 665-671.

Wordsworth R, Knoll A H, Hurowitz J, et al. A coupled model of episodic warming, oxidation and geochemical transitions on early Mars[J]. Nature Geoscience, 2021, 14(3): 127-132.

胡永云, 田丰, 刘钧钧, 2014. 行星大气研究进展综述//大气科学和全球气候变化研究进展与前沿.北京：科学出版社.

（撰稿：柴立晖/地星室）

校对：覃华清、江淑敏

导语：火星，与地球相比，火星地质活动较不活跃，地表地貌大部份于远古较活跃的时期形成，有密布的陨石坑、火山与峡谷，包括太阳系最高的山。下面是关于火星的作文，欢迎阅读！

几百年后，我们人类获得了永生，但是x--星系中的x--1215恒星会将我们的星球发射出r病毒，这种病毒使人们变成了行尸走肉，只有我和一些同伴是幸存者。

我这些幸存者乘坐着秘密研发出来的逃生飞船，飞往离地球最近也有生命的火星，我们穿上氧气服在给火星装上隐形外衣和氧气芯片，使火星氧气充足让我们能生存下来，后来我们使用伟大的多维成像技术来创造繁华都市，这里的人们都是使用二次元的力量生产出来，这里的人们繁殖能力超强，很快就能使人影遍布全球，我们也开始自己的新生活了！

我一伸出手指一点，一个平地就变成了一座高科技的大楼，里面的服务员全都高科技机器人，房子也是想怎么改就怎么改，食物想怎么吃就怎么吃。每天，我也有自己工作，而我的工作呢？就是要盯着丧尸星球使它尽快恢复和平，要找到解药。现在火星的建筑，可是的球的800多呢？你进入房子站在房间传送口上就会自动传到自己的房间，房间里一片空白，房间里的东西会按照想像来产生事物，怎样厉害吧！

虽然我们没了地球，可是，我们会尽自己的力，保护新家园。

2055年我已经年过半百，有一天，一个科学家突然来找我他说："周磊博士，我们得知，您早在10早年前就研究出了可以在火星呼吸的方法，可是，您一直没有公开，所以我们特地来讨教。""不知是哪个臭小子把秘密说了出去？"无奈之下，我只好把他带到了秘密研究所去了。

进入了秘密研究所科学家一直惊叹不已。过了一会儿我们搭上了我自主研究的火箭升空了，然后主机显示还有3秒到达火星。科学家说："周磊博士研究的火箭就是和普通火箭不一样！"

到了火星他马上就呼吸不了了，这时，我把一个药丸塞在了他的嘴里他立马能呼吸了。在火星上，他发现了几颗苹果树，他说："周磊博士""这个是我的杰作，用来净化空气的。"我平淡的说，"你们在天文望远镜你们看到的一丛绿色的就是这个就是这个。"

我带他在火星上到了一圈，还和火星人打了个招呼，当然使用语言翻译机打的，就回地球了。

"你千万不要和别人说，好吗？"

一天，在一个平静的星球，那个星球的名字叫做火星。因为地球遭到巨大陨石群猛烈的撞击，之后，又像几亿万年前的地球一样，没有生命、没有空气、没有海洋，就像一颗刚刚出生的星球，像一片火山。引起了很多的`火山爆发，地球人早已预测到会这样，所以驾着超大型飞船出发，寻找另一个跟地球一样的星球。

有个驾驶员说："快看，火星！"他们放了一个探测器下去，检查周围的情况，五钟过去了，十分钟过去了，探测器终于发射了可以降落的信号。飞船就降落在火星表面上，虽然外表光秃秃的，但是探测器就在那里。有一个人穿着宇航服出去了，他去检查一下探测器是坏了没有。过了一会儿，探测器没出问题，有一个没穿宇航服的先生走出来说："哈哈，好像地球一样哦，有充分的氧气。"修理探测器的人员，脱下宇航服说："真的，跟地球一样，太好了。"人们就开始出来呼吸一下新鲜空气，因为他们带了一些种子，所以种了很多的树和草，还种了很多的地。所以他们就在这样安家了。

哎，都跟我一样，帮不上了

InSight 的大部分媒体报道都集中在着陆器的热流和物理特性包(HP 3 )，也称为鼹鼠。它的工作是测量从行星内部到地表的热量。在使仪器工作的史诗般的斗争之后，美国宇航局和 DLR（德国航空航天中心）于 2021 年 1 月宣布鼹鼠的任务在它开始之前就结束了。 但鼹鼠并不是洞察号的唯一仪器。它的另一个主要科学仪器被称为内部结构地震实验(SEIS)。SEIS 运行良好，已经提供了一些可靠的科学。这篇新论文基于来自 SEIS 的地震数据。 这篇新论文的标题是“来自环境振动反演的洞察号着陆点火星的浅层结构”。它发表在《自然通讯》杂志上，作者是一个国际科学家团队。 该团队使用来自 InSight 的 SEIS 着陆器的地震数据分析了Elysium Planitia深达 200 米的地下结构。在着陆器的正下方，他们发现了构成风化层的三米厚的沙质材料层。在它下面，有一层 15 米高的物质，被描述为粗糙的岩石喷射物。这种物质是陨石撞击的碎片，在落回火星之前被抛向空中。 然后就变得有趣了。 在喷射物层下方，洞察号发现了一个 150 米的区域，由凝固的熔岩制成的层状玄武岩材料。该层符合预期。但这块玄武岩之间却有些出乎意料。在 30 到 75 米之间，有一个“地震低速带”，研究小组将其解释为一层密度较低的沉积物质。 InSight 在探测火星更深的行星结构方面取得了进展，并研究了 10 到 20 米深的浅层地下。但它之前没有研究过最初的几十或几百米。这些数据有助于建立近地表区域的详细模型，这将有助于解释 Elysium Planitia 的形成。 InSight 的任务集中在火星的地下，因此它降落在 Elysium Planitia，那里相对平坦且毫无特色。将航天器降落在火星上并不容易，这使得它成为一个更安全的着陆点。尽管如此，着陆器仍靠近两个地区的边界：古老的南部布满陨石坑的高地和低矮的年轻、平坦的北部平原。 火星较年轻的北部平原与其古老的南部高地之间有着明显的区别。这种区别被称为火星二分法，它是地球上经久不衰的谜团之一。这两种地理类型之间的区域也相当复杂，科学家们希望洞察力可以帮助更深入地了解那里发生的事情。三个相互竞争的假设解释了火星二分法：单一撞击假设、多重撞击假设和板块构造假设。 通过研究近地表区域，洞察号应该帮助科学家，了解地层和火山作用以及过渡带中的沉积作用，老区和新区之间。 研究人员想确定浅层熔岩流的年代，为此，他们转向了火山口计数。在基本层面上，陨石坑越多，表面积越大。陨石坑较少的区域一定更年轻。科学家们利用这一基本事实来确定岩石的年代。此外，当陨石坑更深时，科学家可以对更深的岩石进行年代测定，而对于较浅的陨石坑，情况正好相反。 该团队能够确定夹在沉积层中间的一对凝固熔岩流的年代。他们发现，当火星处于亚马逊时期时，较浅的熔岩层大约有 17 亿年的 历史 。更深的一层大约有 36 亿年的 历史 ，从火星的 Hesperian 时期开始，当时地球正在经历广泛的火山活动。作者认为沉积层要么位于玄武岩层之间，要么嵌入在更深、更古老的层中。 这项研究是科学家们第一次将火星的近地表区域与主要基于远程数据的模型进行比较。InSight 数据显示存在额外的分层和更多多孔的岩石。 该论文的作者之一是科隆大学地质与矿物学研究所的 Knapmeyer-Endrun 博士。在一份新闻稿中，她说：虽然结果有助于更好地了解 Elysium Planitia 的地质过程，但与着陆前模型的比较对于未来的着陆任务也很有价值，因为它可以帮助完善预测。更好地了解流动站的承载条件和行驶条件将有助于规划。它还可能有助于定位地下水冰。 火星上的地震研究与地球上的不同。科学家可以通过将地震信号发送到地面并读取它们如何反射回传感器来探测地球上的结构。但在火星上，SEIS 仪器读取环境振动。这些环境振动来自风和行星表面之间的相互作用。但是稀薄的大气层、较低的太阳辐射以及缺乏海洋使环境振动比地球上的要弱得多。 洞察号着陆器自 2018 年 11 月 26 日以来一直在火星上。其任务长度设定为 709 溶胶，但已达到 1070 溶胶。着陆器是太阳能供电的，因此可以想象它可以持续更长时间。InSight 代表使用地震调查、大地测量和热传输的内部 探索 。这是 NASA 和欧洲航天机构之间的联合任务。