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应用重力场模型二阶位系数及新近岁差率约束火星内核大小及密度组成

Constraining the size and density composition of the Martian core by using second-order potential coefficient and recent precession rate of gravity field model

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针对当前InSight数据无法检测火星固态内核是否存在的问题,提出利用火星平均密度和平均惯性矩因子估算火星固态内核的大小及其密度组成.根据火星高阶重力场模型JGMRO120f和GMM3-120以及最新火星岁差率,推导了观测数据下的火星平均密度和平均惯性矩因子;参考火星内部结构的4层模型以及不同自由参数(壳层密度、幔层密度、外核密度、内核大小和内核密度),求解了火星平均密度和平均惯性矩因子的模型值.利用观测值与模型值最小残差平方和作为约束条件,大批量统计结果表明:1)两个重力场模型求解的自由参数具有相同的分布特征,自由参数的最优值基本一致;2)火星壳层密度、幔层密度和外核密度接近其他研究结果,表明统计结果有一定的参考价值;3)火星可能存在840 km左右的固态内核,其密度约为6950 kg⋅m–3.内核密度大小表明火星内核不由纯铁物质组成,该结果与火星核富集轻元素物质的近期研究一致,计算结果具有一定的参考价值.由于反演结果的非唯一性,未来随着InSight火星星震数据处理技术的提高,有望进一步约束火星内核的大小及其组成.

钟振、文麒麟、梁金福

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贵州师范大学物理与电子科学学院, 贵阳 550025

InSight 岁差变化率 平均惯性矩因子 火星内核大小 火星内核密度

国家自然科学基金国家自然科学基金

4186400142030110

2023

10.7498/aps.72.20221170

物理学报
中国物理学会，中国科学院物理研究所

物理学报

CSTPCDCSCD北大核心
影响因子：1.038
ISSN：1000-3290
年,卷(期)：2023.72(2)
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