新發(fā)現！中國“祝融號”：火星“最近”有點(diǎn)兒潮

文 ｜ 《中國科學(xué)報》記者 倪思潔

5月12日，《科學(xué)進(jìn)展》（Science Advances）發(fā)表了“祝融號”新成果。

利用天問(wèn)一號首次火星任務(wù)“祝融號”火星車(chē)相關(guān)數據，中國科學(xué)院國家空間科學(xué)中心研究團隊在地質(zhì)年代較為年輕的著(zhù)陸區，發(fā)現了一種巖化的板狀硬殼層，富含含水硫酸鹽等礦物，其形成過(guò)程可能與地下水波動(dòng)有關(guān)。

這一發(fā)現表明，火星在亞馬遜紀時(shí)期的水活動(dòng)可能比以前認為的更加活躍，“祝融號”著(zhù)陸區，以及火星北部平原的廣泛區域，可能含有大量以含水礦物形式存在的可利用水，可供未來(lái)載人火星探測的原位資源利用。

祝融號行駛軌跡  圖片來(lái)源：中國科學(xué)院國家空間科學(xué)中心

特殊的亮色巖石

2021年5月15 日，“祝融號”火星車(chē)成功著(zhù)陸于烏托邦平原南部區域，截至目前，已在火星北部低地的烏托邦平原區域行駛1年，行程達2千米，獲得了大量寶貴的科學(xué)探測數據。

其中，“祝融號”搭載的短波紅外光譜顯微成像儀，可以分析礦物和火星表面巖石成分，而作為火星車(chē)“眼睛”的導航地形相機，則能通過(guò)拍攝廣角圖片并與太空中飛行的環(huán)繞器所拍攝的地面圖片相結合，來(lái)校準確定火星表面的真實(shí)情況，指導火星車(chē)的前進(jìn)路線(xiàn)，確定探測目標。

從這兩個(gè)儀器產(chǎn)生數據中，中國科學(xué)院國家空間科學(xué)中心空間天氣學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗室研究員劉洋和合作者，發(fā)現了一種獨特的板狀亮色巖石。

因為受熱和被風(fēng)化，這些亮色的板狀巖石，通常部分被灰塵和土壤覆蓋，其余部分顯示出剝落的表面。

巖化的硬殼層  圖片來(lái)源：中國科學(xué)院國家空間科學(xué)中心

里面有含水物質(zhì)

帶著(zhù)好奇，劉洋等人分析了這些亮色巖石的短波紅外光譜。他們意外地發(fā)現，這竟是之前軌道數據在該區域沒(méi)有識別出的含水礦物。

此前，軌道遙感數據分析顯示，“祝融號”著(zhù)陸點(diǎn)周?chē)植嫉亩喾N地貌特征指示烏托邦平原曾經(jīng)可能存在大量的揮發(fā)分。但受限于空間分辨率和覆蓋率，軌道遙感數據并沒(méi)有在著(zhù)陸區附近發(fā)現含水礦物，這讓此類(lèi)地貌的形成機制和該地區水活動(dòng)的性質(zhì)成了謎。

新的發(fā)現，讓劉洋等人無(wú)比興奮。他們根據巖石對光譜的吸收特征推測，那種特殊的亮色巖石里含有水硅或含水硫酸鹽。

“這是國際上第一次利用巡視器上的短波紅外光譜儀在火星原位探測到含水礦物?！眲⒀蟾嬖V《中國科學(xué)報》。

可是，在興奮的同時(shí)，又一個(gè)問(wèn)號又出現在劉洋等人的腦海中——這種獨特的亮白巖石是怎么出現的？

與地下水波動(dòng)有關(guān)

看著(zhù)這些特別的板塊巖石，研究團隊聯(lián)想到了美國火星著(zhù)陸器“海盜一號”在著(zhù)陸區域觀(guān)察到的破碎巖石形貌。

但是，“海盜一號”著(zhù)陸區的硬殼層相對脆薄，可能是由大氣中的水汽長(cháng)期和火星表面土壤相互作用膠結形成。而“祝融號”著(zhù)陸點(diǎn)的硬殼似乎更耐侵蝕，并在周?chē)缮⒌耐寥乐行纬珊駥印?/span>

“這需要大量的液態(tài)水，單靠大氣中的水蒸氣無(wú)法形成?！眲⒀笳f(shuō)。

與此同時(shí)，研究團隊還發(fā)現了一個(gè)細節：著(zhù)陸區不存在明顯的地表徑流或河道留下的痕跡，而且巡視路線(xiàn)周?chē)⑽窗l(fā)現由水體蒸發(fā)形成的蓬松松脆的表面和鹽霜殘留物。由此，他們排除了表面大規模水體活動(dòng)的可能。

于是，可能性只剩下一個(gè)：地下水。

在各種信息資料的基礎上，研究團隊提出了亮色巖石的形成機制：沉積期前的土壤風(fēng)化層，在富含鹽類(lèi)的地下水上升或滲透期間，經(jīng)歷了膠結和巖化作用，形成了觀(guān)察到的板狀巖石。

“鹽類(lèi)膠結物從毛細孔隙或靠近潛水面的地下水中沉淀，發(fā)生活躍的蒸發(fā)和聚集。地下水位的間歇性波動(dòng)可能會(huì )使硬殼進(jìn)一步增厚，并形成層狀結構。隨后覆蓋在硬殼上的表土受到侵蝕作用流失，使得抗侵蝕的硬殼層暴露了出來(lái)?！眲⒀笳f(shuō)。

祝融著(zhù)陸區富含硫酸鹽的巖化硬殼形成過(guò)程示意圖  圖片來(lái)源：中國科學(xué)院國家空間科學(xué)中心

火星水活動(dòng)期比想象的要長(cháng)

火星的地質(zhì)年代分為前諾亞紀、諾亞紀、西方紀和亞馬遜紀四個(gè)階段，其中，亞馬遜紀時(shí)期從30億年前至今。

“祝融號”的著(zhù)陸區位于年輕且寒冷干旱的亞馬遜紀地層，也正是由于寒冷干燥，人們認為在這一時(shí)期，液態(tài)水活動(dòng)的范圍和程度極其有限。

但此次發(fā)現卻表明，火星在亞馬遜紀時(shí)期的水活動(dòng)可能比以往認為的更加活躍，挑戰了人們對火星的氣候環(huán)境演化歷史的傳統認知。

相關(guān)論文信息：

https://doi.org/10.1126/sciadv.abn8555