地質地球所火星研究團隊關于天問一號火星探測最新研究成果發表

　　【儀表網 儀表下游】9月26日，中科院地質地球所火星研究團隊召開“祝融號巡視雷達揭秘火星淺表結構”媒體解讀會，解讀“天問一號”火星探測最新研究成果。
 

　　2021年5月15日，我國首次火星探測任務“天問一號”攜帶的“祝融號”火星車在烏托邦平原南部預選著陸區成功著陸，開啟巡視探測工作。烏托邦平原是火星最大的撞擊盆地，曾經可能是一個古海洋，預示著火星早期可能存在過宜居環境。這里的地質如何演化？現今具有怎樣的地下結構？地下是否存在水或冰？我所聯合中國科學院國家空間科學中心和北京大學，利用“祝融號”獲得的第一手科學探測數據分析結果，通過最新《自然》論文，報道了圍繞這些重要科學問題取得的突破性進展。研究表明，“祝融號”火星車著陸區火表數米厚的風化層下存在兩套向上變細的層序，可能反映了約35-32億年以來多期次與水活動相關的火表改造過程?，F今該區域火表以下0-80米未發現液態水存在的證據，但不排除存在鹽冰的可能。
 

　　詳細的火星地下結構和物性信息是研究火星地質及其宜居環境演化的關鍵依據。我國“天問一號”攜帶的“祝融號”火星車次表層探測雷達能夠對巡視區地下淺層結構進行精細成像，深化我們對烏托邦平原演化、地下水/冰分布等關鍵科學問題的認識。
 

　　“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了對月球正面和背面淺表結構的精細探測。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。不同的是，毅力號的探測區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。
 

　　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”火星車低頻雷達數據展開了深入分析，獲得了淺表80米之上的高精度結構分層圖像和地層物性信息，發現該區域數米厚的火壤層之下存在兩套向上變細的層序。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、長期風化或重復隕石撞擊作用可能導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、更大規模的火表改造事件。基于前人撞擊坑統計定年結果推測，這次改造事件可能發生在距今35-32億年前，與烏托邦平原南部的大型洪水活動有關。
 

　　“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今是否存在地下水/冰。低頻雷達成像結果顯示，0-80米深度范圍內反射信號強度穩定，介質具有較低的介電常數，排除了巡視路徑下方含有富水層的可能性。熱模擬結果也進一步表明，液態水、硫酸鹽或碳酸鹽鹵水難以在“祝融號”火星車著陸區地下100米之內穩定存在，但目前無法排除鹽冰存在的可能性。
 

　　研究所高度重視“天問一號”火星探測的研究工作，在“天問一號”科學探測數據發布后，第一時間組織全所行星科學領域的科研人員，成立所內火星探測研究工作任務團隊，開展多學科交叉的優勢隊伍協同攻關，全面開展開“天問一號”載荷數據的綜合分析和研究。此次發表于《自然》的論文文章，是該團隊取得的首批研究成果，也是研究所前沿科學聯合攻關模式下的新收獲。由國家航天局探月與航天工程中心發布的“天問一號”科學探測數據，為本次火星研究工作提供了堅實的數據保障。