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      “祝融號”揭秘火星淺表結(jié)構(gòu)

      2022-11-17 14:23:58馮麗妃
      陜西教育·綜合版 2022年11期
      關(guān)鍵詞:沉積層祝融淺表

      馮麗妃

      9月26日,中國科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所火星研究團(tuán)隊與合作者在一項研究中,通過分析“祝融號”火星車攜帶的次表層探測雷達(dá)數(shù)據(jù)揭示了火星的淺表結(jié)構(gòu),研究發(fā)現(xiàn)該區(qū)域數(shù)米厚的風(fēng)化層下存在兩套向上變細(xì)的沉積層序,可能反映了約35億~32億年以來,多期次與水活動相關(guān)的火表改造過程。同時,該區(qū)域火表之下0~80米內(nèi)未發(fā)現(xiàn)液態(tài)水存在的證據(jù),但不排除存在鹽冰的可能。相關(guān)研究結(jié)果發(fā)表于《自然》。

      2021年5月15日,我國首次火星探測任務(wù)天問一號攜帶的“祝融號”火星車在烏托邦平原南部成功著陸后開啟巡視探測。烏托邦平原是火星最大的撞擊盆地,曾經(jīng)可能是一個巨大的古海洋,預(yù)示著火星早期可能存在過宜居環(huán)境。烏托邦平原如何演化?現(xiàn)今具有怎樣的地下結(jié)構(gòu)?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),報道了圍繞這些重要科學(xué)問題取得的突破性進(jìn)展。

      詳細(xì)的火星地下結(jié)構(gòu)和物性信息是研究火星地質(zhì)及其宜居環(huán)境演化的關(guān)鍵依據(jù),是火星探測的重要內(nèi)容?!白H谔枴被鹦擒囇惨曁綔y攜帶的次表層探測雷達(dá)就像“透視眼”一樣,能夠?qū)ρ惨晠^(qū)地下淺層結(jié)構(gòu)進(jìn)行精細(xì)成像。“雷達(dá)會向地下發(fā)射電磁波信號,然后反射的信號被接收器接收,我們就用這些信號去看火星地下的結(jié)構(gòu)。”論文通訊作者陳凌向《中國科學(xué)報》解釋。

      在新的研究中,科研人員對“祝融號”在2021年5月25日至9月6日共103個火星日、長達(dá)約1171米的行程中獲得的低頻雷達(dá)數(shù)據(jù)進(jìn)行深入分析,得到了淺表80米之上的高精度結(jié)構(gòu)分層圖像和地層物性信息。

      有趣的是,他們看到了雷達(dá)數(shù)據(jù)反映出火星淺表的兩個分層結(jié)構(gòu),而且它們的雷達(dá)反射特征比較一致:每一層都是反射能量隨著深度增加由弱變強(qiáng)。

      這反映了哪些火星淺表結(jié)構(gòu)特征呢?經(jīng)過理論模擬,研究人員認(rèn)為該區(qū)域的火壤層下存在兩套向上變細(xì)的沉積層序。其中,第一套沉積層序位于地下約10~30米,含有較多石塊,與距今大約16億年以來的短時洪水、長期風(fēng)化或重復(fù)隕石撞擊作用有關(guān);第二套沉積層序位于地下約30~80米,其石塊粒徑更大(可達(dá)米級),且分布更為雜亂,反映了更古老、更大規(guī)模的火表改造事件?;谧矒艨咏y(tǒng)計定年結(jié)果推測,這次改造事件可能發(fā)生在35億~32億年前,與烏托邦平原南部的大型洪水活動有關(guān)。

      圖片繪制:武漢大學(xué)鄧俊

      祝融火星車在烏托邦平原進(jìn)行巡視雷達(dá)勘測,揭示了該區(qū)域精細(xì)地下分層結(jié)構(gòu)和物性信息。

      “祝融號”雷達(dá)探測的另一個主要目標(biāo)是烏托邦平原南部現(xiàn)今是否存在地下水或冰。雷達(dá)成像結(jié)果顯示,0~80米深度范圍內(nèi)反射信號強(qiáng)度穩(wěn)定,介質(zhì)具有較低的介電常數(shù),排除了巡視路徑下方含有富水層的可能性。熱模擬結(jié)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”火星車著陸區(qū)地下100米之內(nèi)穩(wěn)定存在,但目前無法排除這個區(qū)域內(nèi)鹽冰存在的可能性。

      此次研究為深入認(rèn)識火星地質(zhì)演化與環(huán)境、氣候變遷提供了重要依據(jù)。加拿大約克大學(xué)教授和行星科學(xué)研究所研究員艾薩克·史密斯等審稿人認(rèn)為,該研究“以獨(dú)特而重要的視角提供了巡視區(qū)地下結(jié)構(gòu)的定量約束”,“對人們認(rèn)識火星地下結(jié)構(gòu)和演化具有重要的意義”。

      來源:《中國科學(xué)報》

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