祝融號發現火星近期水活動跡象

環球網 發佈 2022-05-14T16:22:15.388237+00:00

記者從中國科學院國家空間科學中心獲悉,該中心劉洋研究員團隊基於祝融號火星車獲取的短波紅外光譜和導航地形相機數據,在著陸區發現了岩化的板狀硬殼層,通過分析光譜數據發現,這些類似沉積岩的板狀硬殼層富含含水硫酸鹽等礦物。

來源:人民日報客戶端

記者從中國科學院國家空間科學中心獲悉,該中心劉洋研究員團隊基於祝融號火星車獲取的短波紅外光譜和導航地形相機數據,在著陸區發現了岩化的板狀硬殼層,通過分析光譜數據發現,這些類似沉積岩的板狀硬殼層富含含水硫酸鹽等礦物。研究團隊推斷,這些富含硫酸鹽的硬殼層可能是由地下水涌溢或者毛細作用蒸髮結晶出的鹽類礦物膠結了火星土壤後經岩化作用形成。這也標誌著祝融號實現了國際上首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。

祝融號行駛軌跡

祝融號火星車著陸區位於經歷了重塑事件的年輕亞馬遜紀地層上,已有的研究認為火星在亞馬遜紀時期氣候寒冷乾燥,液態水活動的範圍和程度極其有限。祝融號在地質年代較為年輕的著陸區發現水活動的跡象表明,亞馬遜紀時期的火星水圈可能比以往認為的更加活躍。這一發現對理解火星的氣候環境演化歷史具有重要意義。該成果於5月11日發表在國際權威學術期刊 《科學進展》(Science Advances)上。

(A)「祝融號」著陸點地貌圖。(B)「祝融號」巡視路線圖。

中國首次火星探測任務天問一號搭載的祝融號火星車於2021年5月15日成功著陸於烏托邦平原南部(北緯25.066°、東經109.925°)區域,首次在火星上留下了中國印記。截至目前,祝融號火星車已經在火星北部低地的烏托邦平原區域行駛1年,累計行駛近2千米 ,獲得了大量寶貴的科學探測數據。已有的撞擊坑定年工作顯示,著陸區位於經過了後期重塑事件的亞馬遜紀地層,是火星地質年代幾個主要階段(前諾亞紀、諾亞紀、西方紀和亞馬遜紀)的末期,氣候已經從以前的暖濕變為以寒冷乾旱為主。軌道遙感數據分析顯示,著陸點周圍分布的多種地貌特徵指示烏托邦平原曾經可能存在大量的揮發分。但受限於空間解析度和覆蓋率,軌道遙感數據並沒有在著陸區附近發現含水礦物,這為此類地貌的形成機制和該地區水活動的性質帶來了諸多疑問。

祝融著陸區富含硫酸鹽的岩化硬殼形成過程示意圖。

劉洋和合作者通過對祝融號火星表面成分探測器獲取的短波紅外光譜和導航與地形相機數據進行分析,發現了一種形貌上類似沉積岩的岩石類型——板狀的亮色岩石。

「這些板狀岩石通常部分被灰塵和土壤覆蓋,顯示出剝落的表面,表明受到熱應力和風成作用的物理風化。」劉洋說,「我們利用短波紅外光譜在這些亮色板狀岩石中探測到了之前軌道數據在該區域沒有識別到的含水礦物,這些光譜具有~1.9μm和~2.2μm吸收特徵,推測其為含水矽或含水硫酸鹽。」

研究團隊認為,這些亮色岩石與海盜一號火星著陸器原位觀察到的破碎岩石在形貌上相似,是一層本地發育的硬殼。

劉洋說:「但海盜一號著陸區的硬殼層相對脆薄,可能是由大氣中的水汽長期和火星表面土壤相互作用膠結形成。祝融號著陸點的硬殼似乎更耐侵蝕,並在周圍鬆散的土壤中形成厚層,這需要大量的液態水,而單靠大氣中的水蒸氣無法形成。」

同時,研究還發現著陸區不存在明顯的地表徑流或河道留下的痕跡,而且巡視路線周圍並未發現由水體蒸發形成的蓬鬆鬆脆的表面和鹽霜殘留物,從而排除了表面大規模水體活動的可能。

那麼,這些亮色岩石是如何形成的呢?

研究團隊提出一種形成機制是,沉積期前的土壤風化層在富含鹽類的地下水上升或滲透期間經歷了膠結和岩化作用,形成了觀察到的板狀岩石。

導航相機全景圖短波紅外光譜與實驗室光譜的比較。

劉洋進一步解釋說:「鹽類膠結物從毛細孔隙或靠近潛水面的地下水中沉澱,發生活躍的蒸發和聚集。地下水位的間歇性波動可能會使硬殼進一步增厚,並形成層狀結構。隨後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。」

祝融號火星車的發現表明,火星在亞馬遜紀時期的水活動可能比以前認為的更加活躍。

「祝融號著陸區(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,可供未來載人火星探測的原位資源利用。」劉洋說。

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