新發(fā)現(xiàn)！中國(guó)“祝融號(hào)”：火星“最近”有點(diǎn)兒潮

文 ｜ 《中國(guó)科學(xué)報(bào)》記者 倪思潔

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

利用天問(wèn)一號(hào)首次火星任務(wù)“祝融號(hào)”火星車(chē)相關(guān)數(shù)據(jù)，中國(guó)科學(xué)院國(guó)家空間科學(xué)中心研究團(tuán)隊(duì)在地質(zhì)年代較為年輕的著陸區(qū)，發(fā)現(xiàn)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(xiàn)表明，火星在亞馬遜紀(jì)時(shí)期的水活動(dòng)可能比以前認(rèn)為的更加活躍，“祝融號(hào)”著陸區(qū)，以及火星北部平原的廣泛區(qū)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(cè)的原位資源利用。

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

特殊的亮色巖石

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

其中，“祝融號(hào)”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(dǎo)航地形相機(jī)，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(jié)合，來(lái)校準(zhǔn)確定火星表面的真實(shí)情況，指導(dǎo)火星車(chē)的前進(jìn)路線，確定探測(cè)目標(biāo)。

從這兩個(gè)儀器產(chǎn)生數(shù)據(jù)中，中國(guó)科學(xué)院國(guó)家空間科學(xué)中心空間天氣學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室研究員劉洋和合作者，發(fā)現(xiàn)了一種獨(dú)特的板狀亮色巖石。

因?yàn)槭軣岷捅伙L(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(guó)科學(xué)院國(guó)家空間科學(xué)中心

里面有含水物質(zhì)

帶著好奇，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(xiàn)，這竟是之前軌道數(shù)據(jù)在該區(qū)域沒(méi)有識(shí)別出的含水礦物。

此前，軌道遙感數(shù)據(jù)分析顯示，“祝融號(hào)”著陸點(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(shù)據(jù)并沒(méi)有在著陸區(qū)附近發(fā)現(xiàn)含水礦物，這讓此類(lèi)地貌的形成機(jī)制和該地區(qū)水活動(dòng)的性質(zhì)成了謎。

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

“這是國(guó)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(cè)到含水礦物?！眲⒀蟾嬖V《中國(guó)科學(xué)報(bào)》。

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

與地下水波動(dòng)有關(guān)

看著這些特別的板塊巖石，研究團(tuán)隊(duì)聯(lián)想到了美國(guó)火星著陸器“海盜一號(hào)”在著陸區(qū)域觀察到的破碎巖石形貌。

但是，“海盜一號(hào)”著陸區(qū)的硬殼層相對(duì)脆薄，可能是由大氣中的水汽長(zhǎng)期和火星表面土壤相互作用膠結(jié)形成。而“祝融號(hào)”著陸點(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(tuán)隊(duì)還發(fā)現(xiàn)了一個(gè)細(xì)節(jié)：著陸區(qū)不存在明顯的地表徑流或河道留下的痕跡，而且巡視路線周?chē)⑽窗l(fā)現(xiàn)由水體蒸發(fā)形成的蓬松松脆的表面和鹽霜?dú)埩粑?。由此，他們排除了表面大?guī)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(chǔ)上，研究團(tuán)隊(duì)提出了亮色巖石的形成機(jī)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(jié)和巖化作用，形成了觀察到的板狀巖石。

“鹽類(lèi)膠結(jié)物從毛細(xì)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(jié)構(gòu)。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)。

祝融著陸區(qū)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(guó)科學(xué)院國(guó)家空間科學(xué)中心

火星水活動(dòng)期比想象的要長(zhǎng)

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

“祝融號(hào)”的著陸區(qū)位于年輕且寒冷干旱的亞馬遜紀(jì)地層，也正是由于寒冷干燥，人們認(rèn)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(xiàn)卻表明，火星在亞馬遜紀(jì)時(shí)期的水活動(dòng)可能比以往認(rèn)為的更加活躍，挑戰(zhàn)了人們對(duì)火星的氣候環(huán)境演化歷史的傳統(tǒng)認(rèn)知。

相關(guān)論文信息：

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