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2021年5月15日，我國首次火星探測任務(wù)天問(wèn)一號攜帶的“祝融號”火星車(chē)在烏托邦平原南部預選著(zhù)陸區成功著(zhù)陸，開(kāi)啟巡視探測工作。烏托邦平原是火星最大的撞擊盆地，曾經(jīng)可能是一個(gè)古海洋，預示著(zhù)火星早期可能存在過(guò)宜居環(huán)境。這里的地質(zhì)如何演化？現今具有怎樣的地下結構？是否還存在水或冰？中國科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所聯(lián)合中國科學(xué)院國家空間科學(xué)中心和北京大學(xué)，圍繞這些重要科學(xué)問(wèn)題取得了突破性進(jìn)展。相關(guān)研究結果于北京時(shí)間9月26日晚在國際學(xué)術(shù)期刊《自然》雜志發(fā)表。
中國科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所火星研究團隊介紹，“祝融號”火星車(chē)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(shí)施的巡視器雷達探測。到目前為止，人類(lèi)在地外天體上共開(kāi)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(shí)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(chē)于2021年先后開(kāi)啟了火星巡視雷達探測。“毅力號”的探測區域為杰澤羅撞擊坑邊緣，其實(shí)際最大探測深度為15米。 “祝融號”火星車(chē)探測區域為烏托邦平原南部，雷達頻帶較寬，其實(shí)際最大探測深度達80米。
由國家航天局探月與航天工程中心發(fā)布的“天問(wèn)一號”科學(xué)探測數據，為開(kāi)展火星研究提供了堅實(shí)的數據保障。在最新的研究中，科研人員對前113個(gè)火星日、探測長(cháng)度達1171米的“祝融號”火星車(chē)低頻雷達數據展開(kāi)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(fā)現該區域數米厚的火壤層之下存在兩套向上變細的層序，可能反映了約35億-32億年以來(lái)多期次與水活動(dòng)相關(guān)的火表改造過(guò)程。
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(lái)的短時(shí)洪水、長(cháng)期風(fēng)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?；谇叭说淖矒艨咏y計定年結果推測，這次改造事件可能發(fā)生在距今35億-32億年前，與烏托邦平原南部的大型洪水活動(dòng)有關(guān)。
此外，“祝融號”火星車(chē)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(zhì)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(jìn)一步表明，液態(tài)水、硫酸鹽或碳酸鹽鹵水難以在“祝融號”火星車(chē)著(zhù)陸區地下100米之內穩定存在，但目前無(wú)法排除鹽冰存在的可能性。
此次發(fā)表于《自然》的文章，是由中國科學(xué)家利用我國“天問(wèn)一號”首次火星探測任務(wù)科學(xué)數據取得的原創(chuàng )性成果，揭示了著(zhù)陸區現今火星淺表精細結構和物性特征，提供了火星可能長(cháng)期存在水活動(dòng)的觀(guān)測證據，為深入認識火星地質(zhì)演化與環(huán)境、氣候變遷提供了重要依據。
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