“祝融號(hào)”巡視雷達(dá)揭秘火星淺表結(jié)構(gòu) 相關(guān)研究成果發(fā)表于《自然》雜志

作為太陽系中與地球最為相似的星球，火星的表面之下究竟有什么?這是人類長久以來的疑問。

基于“祝融號(hào)”火星車低頻雷達(dá)數(shù)據(jù)，我國科研人員發(fā)現(xiàn)，火星車著陸區(qū)表面約10米厚的風(fēng)化層下，存在兩套向上變細(xì)的沉積層序，其形成或與大約35億—32億年以來的多期次水活動(dòng)相關(guān);如今該區(qū)域火表以下0—80米未發(fā)現(xiàn)存在液態(tài)水的證據(jù)，但不排除存在鹽冰的可能。相關(guān)研究成果9月26日在線發(fā)表于《自然》雜志。

詳細(xì)的火星地下結(jié)構(gòu)和物質(zhì)性質(zhì)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(cè)的重要內(nèi)容。

2021年5月15日，我國首次火星探測(cè)任務(wù)天問一號(hào)攜帶的“祝融號(hào)”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(cè)工作。

“‘祝融號(hào)’火星車搭載的次表層探測(cè)雷達(dá)，能夠?qū)ρ惨晠^(qū)地下淺層結(jié)構(gòu)進(jìn)行精細(xì)成像，深化人們對(duì)烏托邦平原演化、地下水/冰分布等關(guān)鍵科學(xué)問題的認(rèn)識(shí)。”中科院地質(zhì)與地球物理研究所研究員陳凌說。

截至目前，人類在地外天體上共開展了4次巡視雷達(dá)探測(cè)。其中，我國嫦娥三號(hào)和嫦娥四號(hào)分別實(shí)現(xiàn)了對(duì)月球正面和背面淺表結(jié)構(gòu)的精細(xì)探測(cè)。美國“毅力號(hào)”和我國“祝融號(hào)”火星車于2021年先后開啟了火星巡視雷達(dá)探測(cè)。

“‘毅力號(hào)’的探測(cè)區(qū)域?yàn)榻軡闪_撞擊坑邊緣，其實(shí)際最大探測(cè)深度為15米。‘祝融號(hào)’火星車探測(cè)區(qū)域?yàn)闉跬邪?span id="a2imyey" class="keyword">平原南部，其實(shí)際最大探測(cè)深度達(dá)80米。”陳凌介紹。

基于“祝融號(hào)”火星車在著陸區(qū)巡視103天、行進(jìn)約1171米獲得的低頻雷達(dá)數(shù)據(jù)，研究人員“繪制”出了著陸區(qū)淺表80米之上的高精度結(jié)構(gòu)分層圖像，并分析了地層物質(zhì)性質(zhì)信息。

他們發(fā)現(xiàn)，該區(qū)域約10米厚的火壤層之下存在兩套向上變細(xì)的沉積層序。第一套層序位于地下約10—30米，含有較多石塊，這些石塊隨深度逐漸增大。“距今大約16億年以來的短時(shí)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(xì)沉積層序的形成。”陳凌解釋。

第二套層序位于地下約30—80米，含有的石塊更大，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(jì)定年結(jié)果推測(cè)，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(dòng)有關(guān)。”陳凌說。

此外，“祝融號(hào)”火星車次表層探測(cè)雷達(dá)的主要目標(biāo)之一是探測(cè)烏托邦平原南部現(xiàn)今是否存在地下水/冰。

低頻雷達(dá)成像結(jié)果排除了巡視路徑下方0—80米深度范圍內(nèi)有富水層的可能性。同時(shí)，熱模擬結(jié)果也進(jìn)一步表明，液態(tài)水、硫酸鹽或碳酸鹽鹵水難以在“祝融號(hào)”火星車著陸區(qū)地下100米之內(nèi)穩(wěn)定存在。“但是，目前無法排除鹽冰存在的可能性。”陳凌指出。

她表示，這是我國科學(xué)家利用我國“天問一號(hào)”首次火星探測(cè)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(xì)結(jié)構(gòu)和物質(zhì)性質(zhì)特征，提供了火星可能長期存在水活動(dòng)的觀測(cè)證據(jù)，為深入認(rèn)識(shí)火星地質(zhì)演化與環(huán)境、氣候變遷提供了重要依據(jù)。(科技日?qǐng)?bào)記者 陸成寬)

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