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孙伟家等-EPP:行星地震事件探测
2019-06-23 | 作者: | 【 】【打印】【关闭

  行星地震事件探测是研究火星、金星等行星内部结构的重要基础,因为地震事件所激发的地震波穿过行星内部而载有其内部结构信息。然而行星地震事件的探测非常困难。相较地球,其他行星的板块构造活动很弱或已停止,因而发生在行星内部的地震事件产生的能量弱、震级小而较难被探测到。目前Insight SEIS记录的1个发生在火星内部的地震事件(Sol 128),但该事件能量和震级太小。 

  在探测到有效的火星地震事件前,阿波罗计划在月球上记录的地震事件是唯一地外星球的地震数据。中科院地质与地球物理研究所地球与行星物理重点实验室孙伟家副研究员及合作者细致分析并采用匹配滤波方法寻找和发现了新的月球地震事件,旨在为今后微弱火星地震事件的探测以及火星内部结构研究奠定基础。 

  与月球相似,火星昼夜温差大。尽管采取了保温措施,月球所观测的地震数据依然受到温度巨变影响而产生的强振幅噪音。首先,他们提出了相应的数据处理技术和流程,并对阿波罗计划的月震资料进行重新处理,发现了利用常规方法较难识别的月震事件(图1)。

1  原始月震事件波形及采用不同处理流程的结果,a-b.原始资料和常规方法处理后的资料,该月震事件受到大温差环境引起强脉冲噪音的干扰而不能有效识别;c-d.利用滑动中值滤波等技术处理后的事件波形,有效消除了环境噪音,进而明显增强了月震事件的识别能力

  月震事件的一个重要特点是持续时间长达数小时,通常的解释是地震波在月球介质中衰减慢。他们利用模板匹配技术用于识别是否有更小的月震事件隐藏在已知月震事件产生的长时间序列中。模板匹配技术因对弱地震信号的检测能力优秀,而被广泛应用于慢地震识别、动态触发地震识别及余震和前震识别等诸多地震学研究(参考前沿报道:寻找隐藏的微地震——应用模板匹配技术建立更完整的地震目录)。利用该技术,他们在已知月震事件波形中探测到了隐藏的月震事件(图2),为月震持续时间长提供了可能的新解释。 

2  a.已知月震事件,红色的波形为选定的模板波形;b. AB分别为已知的月震事件和检测到的隐藏月震事件

  上述研究以月球为例,为板块构造活动弱(或停止)的地外行星内部微弱地震事件探测与相应的内部结构提供了重要研究思路。 

  研究成果发表于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.)(原文链接
 
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