地質地球所繪制低頻火震分布圖像，得到更多火震信息

　　準確定位火星地震（火震）能夠為探索火星內部地震活動性、地下結構、物質組分以及深部動力學過程提供關鍵信息。通常，描述火震的位置需要兩個基本參數——震中距和反方位角。在美國洞察號（InSight）任務的單臺定位研究中，地震波走時分析和波形極化分析分別用于確定震中距和反方位角。而相比于震中距，反方位角的有效測定更具挑戰性，這是由于InSight記錄的地震波振幅比走時更容易受到噪聲干擾。前人研究使用多種方法來確定火震的反方位角，但對于每一個火震，通常需要人為選擇最優的地震記錄時間窗和頻率范圍來進行分析。由于對于這些參數的選擇具有較強的主觀性以致分析結果存在較大的不確定度，目前僅獲得了少量低頻火震位置信息，且不同研究對部分火震的定位結果存在明顯差異，這制約了對火震活動性的深入認識以及對火星內部結構的有效約束。

圖1.?兩個火星隕石撞擊事件的真實位置（黑色五角星）、本研究測定的撞擊位置（黃色圓圈）和MQS發布的撞擊位置（白色圓圈）的對比。（a）撞擊事件在火星表面的位置及其反方位角偏差；（b）S1094b事件反方位角統計測定結果；（c）S1000a事件反方位角統計測定結果。?來源：中國科學院

圖2.?重新定位的低頻火星震分布 來源：中國科學院

　　針對火震反方位角定位難題，中國科學院地質與地球物理研究所博士后王旭、研究員陳凌和副研究員王新，經過反復試驗測試，提出了基于變參數極化分析的單臺站事件反方位角有效測定方法，用以確定InSight低頻火震的反方位角。該方法采用滑動時間和頻率窗來處理波形數據，基于主成分分析分別獲取每個參數組合下的火震事件波形極化特征和噪聲極化特征，并通過統計分析和與噪聲對比確定事件反方位角的最優估計和不確定度。為了驗證方法的有效性，該團隊將其應用于兩個已知真實位置（由軌道圖像確認）的火星隕石撞擊事件S1094b和S1000a波形數據。采用新方法約束的位置比已報道的InSight團隊MQS（MarsQuake Service）定位結果更接近真實的隕石撞擊點，兩個事件反方位角測定值與真實值的差距分別縮小了約5度和14度（圖1）。這表明新方法能夠有效壓制參數主觀選擇所帶來的影響，在反方位角測定精度方面具有顯著優勢。

　　該研究采用新方法進一步剖析了44個低頻火震，其中39個獲得了可靠的反方位角測定結果。研究結合MQS發布的震中距信息，對這些火震進行了重新定位。新的定位結果顯示（圖2a），低頻火震主要分布在InSight著陸點以東約1500公里處的科柏洛斯槽溝（Cerberus Fossae）區域，同時在北部低地、南部高地以及沿火星二分邊界附近也存在火震分布。這一新成果提供了目前為止最完整的低頻火震分布圖像，揭示了科柏洛斯槽溝區域的火震更靠近約5萬年前仍有火山活動的斷裂尾端（圖2b），而在其他區域火震的分布也更廣泛，特別是首次在南部赫斯珀利亞高原（Hesperia Planum）發現了4個火震事件，表明火星的構造活動可能比以往所認為的更為活躍。然而，要探究不同區域低頻火震的成因及其反映的火星構造特征，需要開展更多的火震定位和震源機制研究。

　　相關研究成果發表在《地球物理研究通訊》（GRL）上。研究工作得到國家重點研發計劃、國家自然科學基金和中國博士后科學基金的支持。