通过分析从撞击坑喷发出的物质飞行多远，科学家可以定位埋藏的冰川和其他有趣的地下特征。
一个行星科学家团队开发了一种有希望的新方法，可以深入观察火星和其他行星体尘土覆盖的表面。
一项新的研究发现，喷发物覆盖层——即由撞击生成的岩石和其他物质喷出并覆盖在坑周围的层——的大小会根据撞击点下方材料的不同而有所变化。研究人员表示，这一见解可能有助于科学家利用轨道卫星数据发现埋藏的冰川和其他重要的地下特征。
“从历史上看，研究人员一直通过撞击坑的大小和形状推断地下材料的性质，”伦敦帝国学院的UKRI研究员Aleksandra Sokolowska说。“但我们展示了围绕撞击坑的喷发物覆盖层大小对地下属性也很敏感。这为我们提供了一种新的表面可观测量，以帮助约束地下存在的材料。”
Sokolowska在布朗大学担任博士后研究员期间进行这项工作，与布朗大学地球、环境和行星科学系的研究副教授Ingrid Daubar合作，后者也是研究的共同作者。
该研究发表在《地球物理研究杂志：行星》上。
撞击坑在整个太阳系中随处可见，凿刻着所有固体表面行星和卫星的外表。科学家们长期以来一直研究坑的大小和形状，以寻找可能位于表面下方的线索。地下的强度、孔隙度以及其他一系列因素可能会改变坑的特征。这为科学家提供了一种方法，可以从轨道上窥视行星内部，而无需将宇宙飞船降落到表面。
在这项新研究中，Sokolowska想看看撞击坑喷发物是否可以提供另一种信息源。为此，她使用了由伦敦帝国学院的教授Gareth Collins共同开发的计算机模拟，这些模拟捕捉了行星撞击的物理特性。在模拟中，Sokolowska可以改变表面下方材料的特征，以查看它如何影响喷出碎片的飞行距离。她测试了多种不同的地下材料：坚固的基岩、可能在埋藏湖床中发现的沉积物、混合冰块的松散岩石和坚固的冰川沉积物等。
模拟显示，不同的地下材料和层次模式产生了多种不同的喷发物模式。
“喷发物半径的差异可能非常大，我们预测它们可以通过火星 reconnaissance spacecraft上的HiRISE相机从轨道上进行测量，”Sokolowska说。“一旦这个方法经过彻底测试，它可能成为调查地下特性的有希望的新工具。将这一概念验证工作转变为工具是我目前在帝国学院的研究主题。”
为了给模拟结果增加一些验证，团队观察了火星上的两个新鲜撞击坑。因为这些坑是新的，它们的喷发物覆盖层没有受到太多侵蚀，相对容易测量其原始大小。研究人员还从数据中了解到，一个坑位于坚实的基岩之上，而另一个已知有一些地下冰。与模型预测一致，位于冰层之上的坑的喷发物覆盖层要远小于基岩上的坑。
这些发现有助于确认喷发物半径的差异是可探测的，并反映了已知的地下属性。
研究人员表示，这一方法可能对几个当前和即将进行的航天任务有用。在2026年2月，欧洲航天局的Hera航天器将抵达Dimorphos，这是一颗小行星，NASA数年前用投射物击中它，测试偏转可能朝地球飞来的小行星的可能性。Hera的任务是查看偏转测试所产生的坑，以了解更多关于小行星内部的信息。
“我们的工作表明，那些未能逃离小行星并覆盖其表面的喷发物可能包含关于小行星内部的宝贵信息，”Sokolowska说。
该研究得到了NASA、英国空间局和瑞士国家科学基金会的资助。
