Science：火星壳的厚度和结构( 二 )

最后，作者使用“洞察号”探测器着陆点下方火星壳厚度和重力场作为约束条件，在全球范围内对火星壳厚度进行了反演。他们预先采用了几种不同的火星幔和核密度模型，针对所有合理的火星壳密度构建了火星壳厚度模型。如果以薄火星壳模型为约束条件，则全球平均火星壳厚度预计在24-38km之间，火星壳最大密度为2850kg/m3（图5A）。对于厚火星壳模型，平均火星壳厚度在39-72km之间，最大允许密度为3100kg/m3（图5B）。

图3接收函数方法提取的转换震相实测和理论比较（Knapmeyer-Endrunetal.,2021) 。 (A)事件（S0183a、S0173a和S0235b）的P-to-S接收函数及其均值。编号（1、2、3）对应于图1（B）和图1（D）所示震相。不同方法计算的接收函数用黑线表示，用于模型反演的两个接收函数数据集以蓝绿线表示。 (B)低频（LF）滤波下不同方法计算的实测接收函数均值和两层或三层速度模型模拟的理论接收函数比较。数据在顶部以黑线显示，实线部分代表反演中使用的时窗。红色实线和虚线显示反演方法A生成的理论接收函数合成结果，而蓝色实线和虚线显示了基于反演方法B得到的5000个最佳结果生成的平均理论接收函数。 (C)与(B)类似，但用于高频(HF)滤波下计算的接收函数

图4不同速度模型的波形正演（Knapmeyer-Endrunetal.,2021) 。两层速度模型，其中Moho深度为80km（红线）和24km（蓝线）
由火震观测获得的火星壳相对较薄，或者至少比一些早期的预测更薄，这为火星壳生热和火星硅酸盐分异程度提供了新的约束（图5）。全球平均火星壳厚度与研究中给出的厚火星壳地震模型一致，意味着火星壳中生热元素的含量是原始地幔的13倍，与55%-70%的火星生热元素聚集在火星壳中一致。相比之下，薄火星壳模型需要的火星壳生热元素含量要比原始地幔高约21倍，这比火星壳表层的伽马射线光谱数据估计的值要高两倍以上，表明存在一种机制让地壳下部能够有效富集包括生热元素在内的不相容元素。只是目前的研究还不足以排除任何一种火星壳模型的可能性。

图5薄火星壳和厚火星壳模型的火星化学和火星动力学意义的示意图解释（Knapmeyer-Endrunetal.,2021) 。为了匹配火星动力学约束，在薄火星壳模型（A）中需要丰富的生热元素（HPE），以不同颜色表示，密度则较低；而厚火星壳模型（B）生热元素丰度与表面一致
主要参考文献
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（撰稿：赵旭，李娟/地星室）