摘要：自古以来，火星这颗闪耀着红色光芒的星球就一直牵引着人类的无限遐想。与地球相似的大小、自转周期，甚至明确的四季变化，使其成为科学家眼中“最像地球的兄弟”，也是解开行星起源与演化之谜的关键。
自古以来，火星这颗闪耀着红色光芒的星球就一直牵引着人类的无限遐想。与地球相似的大小、自转周期，甚至明确的四季变化，使其成为科学家眼中“最像地球的兄弟”，也是解开行星起源与演化之谜的关键。
然而，探测行星深部结构，犹如隔皮猜瓜，是行星科学领域公认的难题。以我们最熟悉的地球为例，从1936年首次推测固态内核的存在，到上世纪80年代最终确认，人类花费了将近半个世纪。
对于远在数千万公里之外的火星，其内部探索更是难上加难。尽管美国国家航空航天局（NASA）的“洞察号”（InSight）着陆器自2018年起已经记录下上千次“火震”数据，但信号微弱和噪声干扰如同一层厚厚面纱，让火星的“内心”始终神秘莫测。
然而，就在2025年9月，由中国科学技术大学孙道远教授、毛竹教授团队领衔的研究，打破了这一僵局。他们通过对23个高质量火震事件的深入分析，在国际上首次确证了火星内部存在一个半径约600公里的固态内核。
这项发表于国际顶级期刊《自然》的成果，不仅是一项技术胜利，更是一次对宇宙认知的深刻革新。
此次研究的颠覆性结论在于，火星的内核并非此前许多模型所假设的完全液态，而是具有一个清晰的 “双层结构”：外层是熔融的液态金属海洋，而更深部则是一个密度更高、波速更快的固态内核。
关键证据——“震相”揭秘：研究团队如同高明的侦探，从纷乱的数据中抓取了两条关键线索——“震相”。其一是PKKP波，这种地震波在穿越火星内核时，实际到达时间比纯液态核模型预测的提早了50至200秒。
物理学规律告诉我们，地震波在固体中传播远快于液体。这提早的“到站时间”，强有力地指明了其传播路径上存在固态介质。
决定性证据——“铁证”PKiKP：另一个被称为 PKiKP 的震相则更具说服力。它是地震波在固态内核表面被直接反射回来的信号，被视为固态内核存在的“铁证”。它的成功识别，为整个结论盖上了定论的印章。
基于这些震相数据，研究团队精确测量出火星固态内核的半径约为613±67公里，约占火星半径的1/5。
更令人惊叹的是，若将火星按比例放大至地球大小，其内外核的结构比例与地球高度相似。这暗示了核幔分异的圈层结构可能是类地行星形成的普遍范式。
此外，研究还首次为火星内核“配方”。结果显示，火星内核并非由纯净的铁镍构成，而是一种富含轻元素的结晶铁镍合金，具体可能包含12%–16%的硫、6.7%–9.0%的氧以及不超过3.8%的碳。这种独特的成分，是解释火星许多独特历史的关键钥匙。
技术破壁：从微弱噪音中捕获关键信号的“阵列分析”法
火星内部探测的巨大挑战，催生了方法论的革命性创新。面对仅有一个“洞察号”地震仪的孤点观测困境，中国团队没有坐等更多数据，而是创造性地开发了 “火震阵列分析方法”。
这项技术的精妙之处在于“化静为动，积弱为强”。传统单一数据源分析如同“用一只耳朵听声音”，难以分辨信号真伪。而“阵列分析”则巧妙地将不同时间、不同地点发生的23次火震事件数据构成一个虚拟的“地震台阵”。通过对这些数据进行叠加处理，有效信号因其规律性而被同步放大，而随机噪声则被相互抵消。这相当于将无数个微弱的“耳朵”听到的声音汇集起来，最终清晰地捕捉到了那些原本微不可闻的、来自深核的“心跳”信号。
这项技术的成功，不仅解决了本次研究的核心难题，更为未来的深空探测，尤其是对月球等无大气星球的内部结构研究，提供了一套行之有效且极具价值的技术工具箱。
这项发现的影响是深远且多维度的，它将科学探索的边界又向前推进了一步。
破解火星磁场消失之谜：今天的火星是一片寒冷干燥的荒漠，其大气稀薄到不足以维持液态水的存在。
科学家普遍认为，这与火星全球性磁场的消失密切相关。磁场是保护行星大气不被太阳风剥离的“保护盾”。地球的磁场由其液态外核与固态内核之间的热对流驱动，即“发电机”效应。
此次研究证实，火星与地球一样，拥有驱动“发电机”的基本结构条件。研究推测，火星早期内核的快速结晶为其早期活跃的磁场提供了能量。然而，随着内核中轻元素的不断析出，以及火星整体的冷却，内核结晶的速度减慢，导致“发电机”动力不足甚至停止。
这完美地串联起了从“拥有磁场、可能宜居”的远古火星，到“磁场消失、大气被剥、环境恶化”的完整链条。内核的成分（富含硫、氧等）和当前的结晶速率，成为了解释这场持续数十亿年星球命运转折的关键物理参数。
确立中国在行星科学领域的国际地位**：从1936年推测地球内核，到2025年确证火星内核，人类在认识行星内心的道路上，这次由中国科学家领跑。
值得一提的是，《自然》期刊的审稿人对这项工作给予了高度评价：“火星地震学研究极具挑战，因此要向研究团队完成如此全面严谨的工作表示祝贺！在我看来，这是一篇极具趣味性的论文，相信它将在未来数年持续引发学界讨论！” 这不仅是对成果的认可，更是对中国科研团队创新能力的肯定。
中国科学家确证火星固态内核的发现，其价值远超一个天体物理事实的确认。它如同一把钥匙，开启了重新审视火星乃至所有类地行星演化历史的新篇章。从对“火星之心”的探寻，到对生命摇篮“地球之心”的更深理解，再到为未来星际移民和资源开发提供地质学基础，这一发现的影响将层层扩散，历久弥新。
从仰望星空到聆听星震，人类对宇宙的好奇与探索永无止境。每一次这样的突破，都不仅是知识的累积，更是人类勇气、智慧与合作精神的彰显。
火星固态内核的发现，是在人类探索宇宙的宏大叙事中，由华人科学家浓墨重彩写下的又一辉煌篇章。正如研究者下一步将结合矿物物理学与动力学模拟，力图重建火星核的完整演化过程。可以预见，围绕这颗红色星球心脏的秘密，还将有更多精彩的故事等待被讲述。
来源：吴闲职