中科院团队：中国“祝融号”火星车发现火星近期水活动迹象

    （A）“祝融号”着陆点地貌图。（B）“祝融号”巡视路线图。　研究团队 供图

　　
        中新网北京5月12日电（记者 孙自法）在中国首次火星探测任务“天问一号”成功着陆火星、“祝融号”火星车行驶火星即将迎来一周年之际，科学家们通过“祝融号”在火星上有何科学发现和科研进展，备受瞩目。

　　中国科学院(中科院)12日发布最新消息说，中科院国家空间科学中心空间天气学国家重点实验室刘洋研究员团队利用“祝融号”在火星着陆区探测到含水矿物，发现火星近期水活动迹象，这一行星科学研究的重要成果论文，已在最新一期国际学术期刊《科学·进展》(Science Advances)上发表。

导航相机全景图A、B、C；D光谱测量岩石的放大图像；E短波红外光谱与实验室光谱比较。　研究团队 供图
 

　　“祝融号”在火星原位探测到含水矿物

　　刘洋团队利用“天问一号”火星探测器上“祝融号”火星车获取的短波红外光谱和导航与地形相机数据，在火星着陆区发现了岩化的板状硬壳层，通过分析光谱数据发现，这些类似沉积岩的板状硬壳层富含含水硫酸盐等矿物。

　　研究团队推断，这些富含硫酸盐的硬壳层可能是由地下水涌溢或者毛细作用蒸发结晶出的盐类矿物胶结了火星土壤后经岩化作用形成。这也标志着“祝融号”实现了国际上首次利用巡视器上的短波红外光谱仪在火星原位探测到含水矿物。

“祝融号”着陆区富含硫酸盐的岩化硬壳形成过程(三个阶段)示意图。　研究团队 供图
 

　　对理解火星气候环境演化历史有重要意义

　　2021年5月15日，中国首次火星探测任务“天问一号”搭载的“祝融号”火星车成功着陆于火星乌托邦平原南部(北纬25.066°、东经109.925°)区域。截至目前，“祝融号”火星车已在火星北部低地的乌托邦平原区域行驶近1年，累计行驶近2千米，获得大量宝贵的科学探测数据。

　　刘洋团队介绍说，已有的撞击坑定年工作显示，“祝融号”着陆区位于经过了后期重塑事件的年轻亚马逊纪地层，是火星地质年代几个主要阶段(前诺亚纪、诺亚纪、西方纪和亚马逊纪)的末期，气候已经从以前的暖湿变为以寒冷干旱为主。

　　已有的研究认为火星在亚马逊纪时期气候寒冷干燥，液态水活动的范围和程度极其有限。“祝融号”在地质年代较为年轻的着陆区发现水活动的迹象表明，亚马逊纪时期的火星水圈可能比以往认为的更加活跃，这一发现对理解火星的气候环境演化历史具有重要意义。

　　中美火星探测器火星着陆点环境比较

　　轨道遥感数据分析显示，“祝融号”火星着陆点周围分布的多种地貌特征指示乌托邦平原曾经可能存在大量的挥发分。但受限于空间分辨率和覆盖率，轨道遥感数据并没有在着陆区附近发现含水矿物，这为此类地貌的形成机制和该地区水活动的性质带来诸多疑问。

　　刘洋研究员和合作者通过对“祝融号”光谱和数据进行分析，发现一种形貌上类似沉积岩的岩石类型——板状的亮色岩石。研究团队认为，这些亮色岩石与美国“海盗一号”火星着陆器原位观察到的破碎岩石在形貌上相似，是一层本地发育的硬壳，但“海盗一号”着陆区的硬壳层相对脆薄，可能是由大气中的水汽长期和火星表面土壤相互作用胶结形成。

　　进一步对比分析表明，“祝融号”着陆点的硬壳似乎更耐侵蚀，并在周围松散的土壤中形成厚层，这需要大量的液态水，而单靠大气中的水蒸气无法形成。同时，研究发现着陆区不存在明显的地表径流或河道留下的痕迹，而且巡视路线周围并未发现由水体蒸发形成的蓬松松脆的表面和盐霜残留物，从而排除了表面大规模水体活动的可能。

　　含水矿物可供未来载人火星探测资源利用

　　“祝融号”火星着陆点的硬壳地貌是如何形成的？刘洋团队研究提出一种形成机制认为，沉积期前的土壤风化层在富含盐类的地下水上升或渗透期间经历胶结和岩化作用，形成观察到的板状岩石。盐类胶结物从毛细孔隙或靠近潜水面的地下水中沉淀，发生活跃的蒸发和聚集。地下水位的间歇性波动可能会使硬壳进一步增厚，并形成层状结构。随后覆盖在硬壳上的表土受到侵蚀作用流失，使得抗侵蚀的硬壳层暴露出来。

　　研究团队指出，“祝融号”火星车的发现表明，火星在亚马逊纪时期的水活动可能比以前认为的更加活跃。“祝融号”着陆区(以及火星北部平原的广泛区域)可能含有大量以含水矿物形式存在的可利用水，可供未来载人火星探测的原位资源利用。