9 月 26 日，中國科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所火星研究團隊通報天問一號火星探測最新研究成果。研究表明，" 祝融號 " 火星車著陸區(qū)火表數(shù)米厚的風(fēng)化層下存在兩套向上變細的層序，可能反映了約 35 億 -32 億年以來多期次與水活動相關(guān)的火表改造過程。現(xiàn)今該區(qū)域火表以下 0-80 米未發(fā)現(xiàn)液態(tài)水存在的證據(jù)，但不排除存在鹽冰的可能。相關(guān)研究結(jié)果發(fā)表在國際學(xué)術(shù)期刊《自然》雜志。

2021 年 5 月 15 日，我國首次火星探測任務(wù)天問一號攜帶的 " 祝融號 " 火星車在烏托邦平原南部預(yù)選著陸區(qū)成功著陸，開啟巡視探測工作。烏托邦平原是火星最大的撞擊盆地，曾經(jīng)可能是一個古海洋，預(yù)示著火星早期可能存在過宜居環(huán)境。這里的地質(zhì)如何演化？現(xiàn)今具有怎樣的地下結(jié)構(gòu)？是否還存在水或冰？中國科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所聯(lián)合中國科學(xué)院國家空間科學(xué)中心和北京大學(xué)，報道了圍繞這些重要科學(xué)問題取得的突破性進展。

詳細的火星地下結(jié)構(gòu)和物性信息是研究火星地質(zhì)及其宜居環(huán)境演化的關(guān)鍵依據(jù)，是火星探測的重要內(nèi)容。我國 " 天問一號 " 攜帶的 " 祝融號 " 火星車次表層探測雷達能夠?qū)ρ惨晠^(qū)地下淺層結(jié)構(gòu)進行精細成像，深化人們對烏托邦平原演化、地下水 / 冰分布等關(guān)鍵科學(xué)問題的認識。

" 祝融號 " 火星車搭載的次表層探測雷達是世界上首次在火星烏托邦平原實施的巡視器雷達探測。到目前為止，人類在地外天體上共開展了四次巡視雷達探測。其中，我國嫦娥三號和嫦娥四號分別實現(xiàn)了對月球正面和背面淺表結(jié)構(gòu)的精細探測。美國 " 毅力號 " 和我國 " 祝融號 " 火星車于 2021 年先后開啟了火星巡視雷達探測。" 毅力號 " 的探測區(qū)域為杰澤羅撞擊坑邊緣，其實際最大探測深度為 15 米。" 祝融號 " 火星車探測區(qū)域為烏托邦平原南部，雷達頻帶較寬，其實際最大探測深度達 80 米。

由國家航天局探月與航天工程中心發(fā)布的 " 天問一號 " 科學(xué)探測數(shù)據(jù)，為開展火星研究提供了堅實的數(shù)據(jù)保障。在最新的研究中，科研人員對前 113 個火星日、探測長度達 1171 米的 " 祝融號 " 火星車低頻雷達數(shù)據(jù)展開了深入分析，獲得了淺表 80 米之上的高精度結(jié)構(gòu)分層圖像和地層物性信息，發(fā)現(xiàn)該區(qū)域數(shù)米厚的火壤層之下存在兩套向上變細的層序，可能反映了約 35 億 -32 億年以來多期次與水活動相關(guān)的火表改造過程。第一套層序位于地下約 10-30 米，含有較多石塊，其粒徑隨深度逐漸增大。距今大約 16 億年以來的短時洪水、長期風(fēng)化或重復(fù)隕石撞擊作用可能導(dǎo)致了這一套向上變細沉積層序的形成；第二套層序位于地下約 30-80 米，其石塊粒徑更大（可達米級）且分布更為雜亂，反映了更古老、更大規(guī)模的火表改造事件。基于前人的撞擊坑統(tǒng)計定年結(jié)果推測，這次改造事件可能發(fā)生在距今 35 億 -32 億年前，與烏托邦平原南部的大型洪水活動有關(guān)。

此外，" 祝融號 " 火星車次表層探測雷達的主要目標之一是探測烏托邦平原南部現(xiàn)今是否存在地下水 / 冰。低頻雷達成像結(jié)果顯示，0-80 米深度范圍內(nèi)反射信號強度穩(wěn)定，介質(zhì)具有較低的介電常數(shù)，排除了巡視路徑下方含有富水層的可能性。熱模擬結(jié)果也進一步表明，液態(tài)水、硫酸鹽或碳酸鹽鹵水難以在 " 祝融號 " 火星車著陸區(qū)地下 100 米之內(nèi)穩(wěn)定存在，但目前無法排除鹽冰存在的可能性。

此次發(fā)表于《自然》的文章，是由中國科學(xué)家利用我國 " 天問一號 " 首次火星探測任務(wù)科學(xué)數(shù)據(jù)取得的原創(chuàng)性成果，揭示了現(xiàn)今火星淺表精細結(jié)構(gòu)和物性特征，提供了火星可能長期存在水活動的觀測證據(jù)，為深入認識火星地質(zhì)演化與環(huán)境、氣候變遷提供了重要依據(jù)。

來源：中國科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所