这是一个足以让教科书重新修订的发现。
火星核的状态，长期以来是行星科学的未解之谜。在此之前，很多介绍火星的书上要么对火星核避而不谈，要么偏向认为火星内核完全是液态或固态的，比较严谨的教材会这么写：
火星，与地球、金星和水星一样，是一个类地行星，除了壳和幔之外，还有一个核。火星核可能完全是液态的，也可能完全是固态的，或者可能是由一个固态核和外层液态组成的。
这次中科大孙道远教授带的团队在《Nature》上发表的论文[1]，让我们有理由相信：
火星和地球类似，拥有一个固态金属内核。
这个固态火星核的半径约613公里（±67公里），主要由含硫和氧的的铁镍合金组成，外包液态外核。
这一结论，推翻了此前认为火星内核完全液态的主流观点，挑战了行星进化的现有模型，为理解火星磁场消失、演化历史及行星形成提供了新证据。
上世纪残留的记忆：火星核是固态的。
人类对火星核的认识，是一个逐步深入、不断犯错的过程。
最初，人们猜测火星和地球一样，内核主要是由铁和镍组成的。
20世纪中期，天文家们通过研究火星陨石，发现它富含硫，于是进一步猜测，火星核有可能还包含像硫这样的轻元素。
到了上世纪60～70年代，NASA的“水手4号”和“维京号”任务探测了火星的磁场情况，发现它表面荒凉，缺乏全球磁场。那时天文学界的普遍看法是，火星比地球的体积略小，导致其热量散失更快，推测内核有可能已冷却并完全固化，或只是保持一部分液态（我们现在知道这种认识并不全面）。
所以我上学的时候，看到的书里都写着：火星已死，火星核早已凝固。
但这一观点一直受到质疑，火星陨石的化学成分和火星的重力情况表明，它的内核可能仍可能有一大部分是液态的。
主流观点：火星核是全液态的。
2018年，NASA的洞察号火星探测器发射，被认为是验证这一问题的重要机会。
2018年11月26日，洞察号登陆火星，它带上去了一台法国航天局的高灵敏度地震仪（SEIS），这是人类首次在地球以外的行星上进行地震学研究，第一次可以直接探测到火星的内部结构。
2019年4月，洞察号第一次记录到了火星上的地震。我们知道，地震就像一个星球的心跳，地震波（P波和S波）在行星内部传播时，会因为介质密度和状态的变化而产生折射、反射等现象，从而间接为我们提供内部结构的线索。这就像给火星拍核磁共振的片子一样，我们只需要分析地震波的传播速度和路径，就能大致推断出行星内部的分层结构，计算出壳、幔和内核的边界在哪儿。早期的数据已经拿来绘制火星壳和幔的数据，但内核的信号很微弱，常会被噪声掩盖。
洞察号用了三年的时间，记录了733次火星震，其中有35次非常强，强到足以用来研究火星内部的结构。
当时的地震波数据表明，火星内核完全是液态的，没有找到固态内核的明显证据。当时猜测，较轻的硫、碳、氧和氢等元素降低了火星核的熔点，所以内核很难成为固体。
另外，洞察号后期的地震波数据模糊地表明，火星地幔底部、内核上方可能存在一层150公里厚的富硅熔岩层，阻止内核冷却固化。如果火星核是固体的，那么温度就不会太高，也就无法熔化火星幔的底部，无法形成这个熔融态的富硅熔岩层。
所以直到2024年之前，主流的观点都认为，火星内核是完全液态的。
但是，全液态内核模型无法完全解释火星早期磁场的存在及其消失的原因。理论上，类似地球的固态内核+液态外核结构可能驱动过火星的磁场“发电机”。因此，寻找固态内核的证据成为关键。
中国团队推翻了全液态内核的猜测
虽然洞察号已于2022年停止工作，但它的数据仍在被各国学者仔仔细细地咀嚼着。
2024年5月，中科大团队向《Nature》提交了一篇论文，同样是基于洞察号的地震数据，但结合了新的分析技术，确认火星存在固态内核，推翻了完全液态内核的主流观点。
与之前利用强地震波的数据不同，中科大团队这次聚焦于1319次火星震中的23次较弱的火星震（震源位于27°–40°），利用阵列分析和贝叶斯反演等技术把低频信号增强，从噪声中提取识别出极微弱的火星核信号，检测到了在内核边界反射的PKiKP波和直穿而出的PKKP波。
别被这些名字吓到，只需要知道，P就是地幔里的波，K就是液态外核里的波，大写的I波是那些穿过内核的波，而小写的i波表示从内核外边界反弹的波。比如PKiKP波，就是震源的波穿过地幔，进入液态外核，再从内核弹回来，通过外核，然后是地幔，最后到达测量点。
从地震波的数据来看，液态外核从613公里延伸至约1800公里，整体结构类似地球的固态内核+液态外核这种结构，而内核部分的地震波速度（7.3–8.3 km/s）和密度跳变（7±5%）表明，内核主要是由固态铁镍合金组成的。为了让这个固态模型成立，中国团队猜测其中可能含有硫量在12–16%之间，而含氧量应在6.7–9.0%之间。
另外，在2025年初，另有一团队用ESRF模拟火星内核的高压环境，发现铁硫化合物可以在较低温度的高压下形成固体[2]，这也为火星内核可能是固态提供了支持。
对未来的意义
有人肯定会说：地球上的事儿还没整明白捏，研究火星核能有啥用？
火星的今天，有可能就是地球的明天。
固态内核的存在，支持了火星早期曾有磁场“发电机”的猜想，也就是说，固态内核能驱动液态外核对流，从而让火星早期可能存在类似地球的全球性磁场，磁场强到足以保护火星的大气层。火星磁场在约38~40亿年前消失，可能正是内核冷却、对流减弱的结果，火星磁场消失又导致了大气被太阳风剥离，火星从“湿润”变为“干燥”沙尘暴星球，从潜在宜居变为荒漠。
由于洞察号仅有一个地震仪，数据受限于单点观测，噪声干扰大，无法完全排除其他模型。现在洞察号已死，未来需要更多的火星地震仪组成网络，来验证内核的细节。
理解行星核凝固的过程，也能更好地预测行星的磁场寿命，从而帮找我们找到另一个宜居的新世界。
至于“重启磁场”的科幻设想，仅靠当前的研究还远远不够。
