我們的標題中有兩個信息，一個是次聲，另一個則是火星。這里面究竟有怎樣的關系? 這是就我們今天需要講述的故事了。本文的主要內容來自于文章:Modeling Seismic Recordings of High-Frequency Guided Infrasound on Mars。
火星
關于 NASA 的洞察號，我們這里就不再贅述了，其帶來的對于火星的各方資料已經使得人類對于火星的研究有了很大進展。這里我們只討論隕石撞擊事件的資料，由于洞察號攜帶著地震儀，因此可以隨時監測火震及相關活動。這其中，S0986c 隕石撞擊事件的定位結果顯示，其位于洞察號的東南向，兩者相距 85.1 公里。
洞察號位置和隕石撞擊事件位置
它與火星表面和大氣層相互作用，產生了地震波和次聲波。地震波在 0 到約 200 秒之間可見，而次聲波在 200 秒之后可見。在下圖中，可以看到 S0986c 事件的數據和示意圖，包括地震儀的垂直分量數據和其頻譜。我們可以看到在藍色方框中，頻散信號非常明顯，其在波形中也非常明顯，甚至強于前面的直接撞擊的信號。因此，文章作者給出下圖了這樣一個模型去解釋次聲的信號過程。
次聲傳播模型和地震儀數據
隕石撞擊會產生兩種信號源，一者直接在地下傳播進而到達地震儀，二者在大氣底部的大氣傳播形成次聲導波，最后到達地震儀。由于振動信號在地下介質中的傳播速度遠遠快于空氣中的傳播速度，因此地下的振動信號要遠早于次聲的信號。這里面我們也必須要要談到，為什么會形成這樣的次聲導波？聲速分布是關鍵。那火星大氣的大致聲速是怎樣的？由于火星表面在夜間會迅速冷卻，而其高空的風速也較高，因此可能會產生近地表的聲速低速層，這樣的低速相當于一條管道，將次聲約束在這個低速層中從而形成次聲導波。大家可以簡單理解成為光在光纖中的傳播。
光纖示意圖
因此，如果對類似這樣的信號去更加細致分析，可以同時約束大氣和淺地表的速度模型，真可謂一舉兩得的手段。
參考文獻
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Xu, Zongbo amp; Froment, Marouchka amp; Garcia, Rapha?l amp; Beucler, E. amp; Onodera, Keisuke amp; Kawamura, Taichi amp; Lognonné, Philippe amp; Banerdt, William. . Modeling Seismic Recordings of High‐Frequency Guided Infrasound on Mars. The Journal of Geophysical Research Planets. 10.1029/2022JE007483.
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