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孫偉家等-EPP:行星地震事件探測
2019-06-23 | 作者: | 【 】【打印】【關閉

  行星地震事件探測是研究火星、金星等行星內部結構的重要基礎,因為地震事件所激發的地震波穿過行星內部而載有其內部結構信息。然而行星地震事件的探測非常困難。相較地球,其他行星的板塊構造活動很弱或已停止,因而發生在行星內部的地震事件產生的能量弱、震級小而較難被探測到。目前Insight SEIS記錄的1個發生在火星內部的地震事件(Sol 128),但該事件能量和震級太小。 

  在探測到有效的火星地震事件前,阿波羅計劃在月球上記錄的地震事件是唯一地外星球的地震數據。中科院地質與地球物理研究所地球與行星物理重點實驗室孫偉家副研究員及合作者細致分析并采用匹配濾波方法尋找和發現了新的月球地震事件,旨在為今后微弱火星地震事件的探測以及火星內部結構研究奠定基礎。 

  與月球相似,火星晝夜溫差大。盡管采取了保溫措施,月球所觀測的地震數據依然受到溫度巨變影響而產生的強振幅噪音。首先,他們提出了相應的數據處理技術和流程,并對阿波羅計劃的月震資料進行重新處理,發現了利用常規方法較難識別的月震事件(圖1)。

1  原始月震事件波形及采用不同處理流程的結果,a-b.原始資料和常規方法處理后的資料,該月震事件受到大溫差環境引起強脈沖噪音的干擾而不能有效識別;c-d.利用滑動中值濾波等技術處理后的事件波形,有效消除了環境噪音,進而明顯增強了月震事件的識別能力

  月震事件的一個重要特點是持續時間長達數小時,通常的解釋是地震波在月球介質中衰減慢。他們利用模板匹配技術用于識別是否有更小的月震事件隱藏在已知月震事件產生的長時間序列中。模板匹配技術因對弱地震信號的檢測能力優秀,而被廣泛應用于慢地震識別、動態觸發地震識別及余震和前震識別等諸多地震學研究(參考前沿報道:尋找隱藏的微地震——應用模板匹配技術建立更完整的地震目錄)。利用該技術,他們在已知月震事件波形中探測到了隱藏的月震事件(圖2),為月震持續時間長提供了可能的新解釋。 

2  a.已知月震事件,紅色的波形為選定的模板波形;b. AB分別為已知的月震事件和檢測到的隱藏月震事件

  上述研究以月球為例,為板塊構造活動弱(或停止)的地外行星內部微弱地震事件探測與相應的內部結構提供了重要研究思路。 

  研究成果發表于EPP。(Sun W J, Zhao L, Wei Y, et al. Detection of seismic events on Mars: A lunar perspective[J] Earth and Planetary Physics, 2019. DOI: 10.26464/epp2019030.)(原文鏈接
 
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