祝融号发现火星近期水活动迹象

记者从中国科学院国家空间科学中心获悉，基于火星车朱荣获得的短波红外光谱和导航地形相机数据，该中心刘洋研究员团队在着陆区发现了石化的板状地壳。通过分析光谱数据，发现这些类似沉积岩的板状结壳富含水合硫酸盐等矿物质。研究小组得出结论，这些富含硫酸盐的结壳可能是由火星土壤胶结后地下水溢出或毛细蒸发结晶的矿物质盐化形成的。这也标志着朱荣在国际上首次利用巡视器上的短波红外光谱仪在火星上原位探测含水矿物。

朱荣的轨迹

祝融火星车的着陆区位于经历了重塑事件的年轻亚马逊地层上。此前的研究认为，亚马逊时期火星气候寒冷干燥，液态水活动的范围和程度极其有限。朱荣在地质年龄更年轻的着陆区发现了水活动的迹象，这表明亚马逊时期的火星水圈可能比以前认为的更加活跃。这一发现对于了解火星气候和环境的演化历史具有重要意义。这一成果于5月11日发表在国际权威学术期刊《科学进展》上。

朱荣登陆点地貌图。(二)“祝融”号巡逻路线图。

中国首个火星探测任务“田文一号”火星车“祝融”于2021年5月15日在乌托邦平原南部成功着陆，首次在火星上留下中国印记。截至目前，火星车朱荣已经在火星北部低地乌托邦平原行驶了一年，累计近2公里，获得了大量有价值的科学探测数据。现有的撞击坑年代测定工作表明，降落区位于晚期重塑事件后的亚马逊地层，是火星几个主要地质阶段(前诺亚、诺亚、西部和亚马逊)的终结。气候从温暖潮湿变成了寒冷干燥。对遥感数据的分析表明，着陆点周围分布的许多地貌特征表明，乌托邦平原可能曾有大量挥发物。然而，由于空间分辨率和覆盖范围的限制，在着陆区附近的轨道遥感数据中没有发现含水矿物，这就带来了对这种地貌的形成机制和这一地区水活动性质的诸多疑问。

祝融登陆区富硫酸盐结壳形成过程示意图。

通过分析火星表面成分探测器朱荣获得的短波红外光谱和导航与地形相机数据，刘洋及其合作者发现了一种外观上与沉积岩相似的岩石类型——板状亮岩。

这些板状岩石通常部分被灰尘和土壤覆盖，呈现剥落的表面，表明热应力和风成作用造成的物理风化刘洋说，“我们利用短波红外光谱在这些明亮的板状岩石中探测到了含水矿物，这是此前该地区的轨道数据所没有认识到的。这些光谱具有~1.9μm和~2.2μm的吸收特征，推测为含水硅或含水硫酸盐。”

研究小组认为，这些明亮的岩石在外观上与维京1号火星着陆器原位观测到的破碎岩石相似，是一种局部发育的地壳。

刘洋说，“但维京一号着陆区的硬壳比较脆薄，可能是大气中的水汽与火星表面的土壤长期相互作用形成的。祝融着陆点坚硬的外壳似乎更耐侵蚀，在周围疏松的土壤中形成厚厚的一层，需要大量的液态水，仅靠大气中的水汽是无法形成的。”

同时，研究还发现，着陆区没有明显的地表径流或河道痕迹，巡逻路线周围没有发现蓬松酥脆的地表和水分蒸发形成的盐霜残留物，排除了地表大规模水活动的可能。

那么，这些明亮的岩石是如何形成的呢？

研究小组提出一种形成机制是，沉积时期之前的土壤风化层在富含盐分的地下水上升或渗透过程中经历了胶结和成岩作用，形成了观察到的板状岩石。

相机全景短波红外光谱与实验室光谱的比较。

刘洋进一步解释说:“盐胶结物从毛细孔隙或地下水位附近的地下水中沉淀出来，并主动蒸发积累。地下水位的间歇性波动可能会使地壳进一步增厚，形成层状结构。随后，覆盖在硬壳上的表土因侵蚀而流失，使抵抗侵蚀的硬壳层暴露出来。”

朱荣火星车的发现表明，亚马逊时期火星的水活动可能比以前认为的更加活跃。

“祝融着陆区可能含有大量以含水矿物形式存在的可利用水，可作为未来载人火星探测的原位资源。”刘洋说。