論文通訊作者、中科院地質(zhì)地球所陳凌研究員科普解讀最新火星研究成果?！≈行律缬浾?孫自法 攝
中新網(wǎng)北京9月26日電 (記者 孫自法)火星在演化上被認(rèn)為代表著“地球未來”，因此針對(duì)火星的相關(guān)探測(cè)研究長(zhǎng)期以來備受關(guān)注?；鹦菧\表是怎樣的結(jié)構(gòu)？是否存在固態(tài)或液態(tài)的水？火星地質(zhì)經(jīng)歷了什么樣的演化過程？……科學(xué)家和大眾對(duì)這些問題都有濃厚的興趣。
利用中國(guó)首次火星探測(cè)任務(wù)天問一號(hào)所攜“祝融號(hào)”火星車2021年5月成功著陸火星后巡視探測(cè)獲得的雷達(dá)數(shù)據(jù)，中國(guó)科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所(中科院地質(zhì)地球所)聯(lián)合中科院國(guó)家空間科學(xué)中心、北京大學(xué)等合作團(tuán)隊(duì)最新完成的研究發(fā)現(xiàn)，“祝融號(hào)”火星車著陸區(qū)所在的烏托邦平原南部，其火表數(shù)米厚的風(fēng)化層下存在兩套向上變細(xì)的沉積層序，可能反映了該區(qū)域在距今約35億-32億年以來曾發(fā)生多期次與水活動(dòng)相關(guān)的火表改造過程。
論文通訊作者、中科院地質(zhì)地球所陳凌研究員科普解讀最新火星研究成果?！≈行律缬浾?孫自法 攝
研究團(tuán)隊(duì)強(qiáng)調(diào)，火星烏托邦平原南部研究區(qū)域現(xiàn)今火表以下80米內(nèi)未發(fā)現(xiàn)液態(tài)水存在的直接證據(jù)，但不排除存在固態(tài)的鹽冰的可能，同時(shí)也不排除火星更深的地下空間存在液態(tài)或固態(tài)水的可能。
這一火星探測(cè)研究領(lǐng)域重要進(jìn)展的成果論文，北京時(shí)間9月26日夜間在國(guó)際著名學(xué)術(shù)期刊《自然》上線發(fā)表。論文發(fā)表前夕，中科院地質(zhì)地球所火星研究團(tuán)隊(duì)在北京舉行“祝融號(hào)”巡視雷達(dá)揭秘火星淺表結(jié)構(gòu)媒體解讀會(huì)，科普他們合作完成的火星科研成果。
論文通訊作者、中科院地質(zhì)地球所陳凌研究員介紹，烏托邦平原是火星最大的撞擊盆地，曾經(jīng)可能是一個(gè)古海洋，預(yù)示著火星早期可能存在過宜居環(huán)境。而詳細(xì)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(cè)的重要內(nèi)容。中國(guó)天問一號(hào)攜帶的“祝融號(hào)”火星車次表層探測(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)。
中科院最新火星研究成果團(tuán)隊(duì)代表合影?！≈行律缬浾?孫自法 攝
迄今為止，人類在地外天體上共開展4次巡視雷達(dá)探測(cè)，包括中國(guó)嫦娥三號(hào)、嫦娥四號(hào)先后實(shí)現(xiàn)對(duì)月球正面和背面淺表結(jié)構(gòu)的精細(xì)探測(cè)；美國(guó)“毅力號(hào)”和中國(guó)“祝融號(hào)”火星車于2021年分別對(duì)杰澤羅撞擊坑邊緣、烏托邦平原南部開啟火星巡視雷達(dá)探測(cè)。其中，“祝融號(hào)”火星車搭載的次表層探測(cè)雷達(dá)是世界上首次在火星烏托邦平原實(shí)施的巡視器雷達(dá)探測(cè)，其雷達(dá)頻帶較寬，實(shí)際最大探測(cè)深度達(dá)80米，采集的科學(xué)探測(cè)數(shù)據(jù)由中國(guó)國(guó)家航天局發(fā)布后，為科學(xué)家開展火星相關(guān)研究提供了堅(jiān)實(shí)的數(shù)據(jù)保障。
陳凌說，在此次最新研究中，研究團(tuán)隊(duì)對(duì)前113個(gè)火星日(1個(gè)火星日即火星上一“晝夜”，比地球長(zhǎng)約2分鐘)、探測(cè)長(zhǎng)度達(dá)1171米的“祝融號(hào)”火星車低頻雷達(dá)數(shù)據(jù)展開深入分析，獲得火星淺表80米范圍的高精度結(jié)構(gòu)分層圖像和地層物性信息，發(fā)現(xiàn)烏托邦平原南部區(qū)域數(shù)米厚的火壤層之下存在兩套向上變細(xì)的沉積層序，可能反映了約35億-32億年以來多期次與水活動(dòng)相關(guān)的火表改造過程。
第一套層序位于火表地下約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(shí)洪水、長(zhǎng)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。
第二套層序位于火表地下約30-80米，其石塊粒徑更大(可達(dá)米級(jí))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?；谇叭说淖矒艨咏y(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)。
此次火星研究成果科普解讀示意圖。 中科院地質(zhì)地球所 供圖
陳凌指出，“祝融號(hào)”火星車次表層探測(cè)雷達(dá)的另一項(xiàng)主要目標(biāo)，是探測(cè)烏托邦平原南部現(xiàn)今是否存在地下水/冰。本項(xiàng)研究的低頻雷達(dá)成像結(jié)果顯示，火表0-80米深度范圍內(nèi)反射信號(hào)強(qiáng)度穩(wěn)定，介質(zhì)具有較低的介電常數(shù)，排除了火星車巡視路徑下方含有富水層的可能性。通過進(jìn)一步熱模擬的結(jié)果也表明，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，但目前無法排除鹽冰存在的可能性，同時(shí)也不能排除更深地下空間存在液態(tài)或固態(tài)水的可能，這都有待于未來更持續(xù)深入的探測(cè)研究。
她和研究團(tuán)隊(duì)表示，中國(guó)科學(xué)家利用中國(guó)天問一號(hào)首次火星探測(cè)任務(wù)科學(xué)數(shù)據(jù)取得的本次原創(chuàng)性成果，揭示現(xiàn)今火星淺表精細(xì)結(jié)構(gòu)和物性特征，提供火星可能長(zhǎng)期存在水活動(dòng)的觀測(cè)證據(jù)，其中，研究表明火星在整體變干旱的演化大背景下，火星演化在約35億-32億年前還存在水活動(dòng)相關(guān)火表改造的復(fù)雜過程，這也改變了人們對(duì)火星演化的傳統(tǒng)認(rèn)知。這些科研成果，將為深入認(rèn)識(shí)火星地質(zhì)演化與環(huán)境、氣候變遷提供重要依據(jù)，也為認(rèn)識(shí)地球未來演化提供重要參考。
此次火星研究成果科普解讀示意圖?！≈锌圃旱刭|(zhì)地球所 供圖
同時(shí)，此次研究成果也對(duì)火星演化和結(jié)構(gòu)研究提出一系列新的科學(xué)問題：火表80米之下結(jié)構(gòu)如何？火星多深處有水？哪些區(qū)域有水？火星的“水”影響持續(xù)多久？這些也都為未來火星探測(cè)和研究提供了新的思路和方向。(完)