我国科学家首次确证火星固态内核，600公里“铁心”藏着哪些宇宙密码？ 2024年，中国科学技术大学孙道远教授、毛竹教授团队联合国外学者，在《Nature》发表了一项改写行星科学认知的研究成果。他们通过分析美国NASA洞察号探测器记录的733次火星震数据，首次明确火星内部存在一个半径约613公里（±67公里）的固态内核，其主要成分为富含硫、氧等轻元素的铁镍合金。这一发现打破了此前“火星内核完全液态”的主流观点，为人类重新理解火星的演化历史、磁场消失之谜，乃至类地行星的宜居性提供了关键钥匙 人类对火星内核的探索，始终伴随着猜测与修正。上世纪60至70年代，NASA“水手4号”“维京号”探测器发现火星缺乏全球磁场，学界推测火星因体积小于地球、热量散失更快，内核已完全固化；2018年洞察号携带火震仪登陆火星，通过分析35次强火星震数据，主流观点又转向“火星内核完全液态”，认为硫、碳等轻元素降低了内核熔点，甚至推测地幔底部存在150公里厚的富硅熔岩层阻止内核固化。两种观点长期博弈，核心争议在于：火星是否像地球一样拥有“固态内核+液态外核”的分层结构？ 中国团队的研究，正是在这场争议中找到了关键证据。与此前聚焦强火星震数据不同，他们创新性采用“火震阵列分析”方法，从1319次火星震中筛选出23次较弱信号，通过调整时间差、叠加同步信号，将淹没在噪声中的深层震波放大。最终，他们捕捉到了两种关键震波：一是直穿内核的PKKP波，其到达时间比液态内核模型预测提前50至200秒，印证了固态介质中震波传播更快的特性；二是被视为“固态内核标志”的PKiKP波，这是首次在火星震数据中识别出该信号。结合贝叶斯反演技术，团队进一步测算出火星液态外核从613公里延伸至1800公里，内核占火星半径的18%，与地球固态内核占比（19%）高度相似，证实火星确有与地球类似的分层核结构。 这一发现的价值，远超“确认一个内核状态”的范畴。首先，它为火星早期磁场的存在提供了合理解释。地球磁场源于液态外核在固态内核驱动下的对流运动，即“发电机效应”。火星固态内核的存在，意味着它在38至40亿年前可能也拥有类似机制，形成过全球性磁场——这一磁场曾保护火星大气层不被太阳风剥离，让火星具备“湿润宜居”的潜力。而火星磁场的消失，或许正是内核冷却、外核对流减弱的结果，这也能解释为何如今的火星会成为沙尘暴肆虐的荒漠星球。 其次，它为类地行星演化研究提供了新样本。在太阳系中，地球、金星、水星、火星均为类地行星，但人类此前仅明确地球有固态内核。火星固态内核的确认，表明“分层核结构”可能是类地行星的普遍演化路径，其内核中轻元素的含量、冷却速度，或将成为判断行星是否具备长期磁场、是否宜居的重要指标。不仅如此，中国团队采用的“单台火震仪模拟阵列”技术，还突破了火星探测中“观测点单一、噪声干扰大”的局限，为未来月球、金星等天体的内部结构探测提供了可复用的方法。 当然，疑问仍未完全解开。洞察号仅有一台火震仪，数据受单点观测限制，无法排除其他内核模型的可能性；火星内核中轻元素的具体分布、外核对流的详细机制，仍需更多探测数据验证。这些未解之谜，也为未来火星探测指明了方向——布设多台火震仪组成观测网络，结合重力场、磁场测量数据，或将成为下一阶段火星探测的核心任务。 从“火星内核完全固化”到“完全液态”，再到如今“固态内核+液态外核”的确认，人类对火星的认知每前进一步，都伴随着技术突破与思维革新。中国团队的这项研究，不仅填补了行星科学的关键空白，更让我们意识到：火星的今天，或许藏着地球未来的演化线索——当一颗行星的内核停止冷却、磁场消失，其宜居环境会如何崩塌？反过来，理解火星内核的冷却机制，也能帮助人类更精准地寻找太阳系外具备“持续磁场”的类地行星。未来，随着更多火星探测器的升空，这颗红色星球的“内心”还将揭开更多秘密，而每一个秘密的背后，都是人类探索宇宙、寻找自身在星际中位置的重要一步。
