科技日報記者?陸成寬
(相關(guān)資料圖)
作為太陽系中與地球最為相似的星球，火星的表面之下究竟有什么？這是人類長久以來的疑問。
基于“祝融號”火星車低頻雷達數(shù)據(jù)，我國科研人員發(fā)現(xiàn)，火星車著陸區(qū)表面約10米厚的風化層下，存在兩套向上變細的沉積層序，其形成或與大約35億—32 億年以來的多期次水活動相關(guān)；如今該區(qū)域火表以下0—80米未發(fā)現(xiàn)存在液態(tài)水的證據(jù)，但不排除存在鹽冰的可能。相關(guān)研究成果9月26日在線發(fā)表于《自然》 雜志。
詳細的火星地下結(jié)構(gòu)和物質(zhì)性質(zhì)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。
2021年5月15日，我國首次火星探測任務天問一號攜帶的“祝融號”火星車在烏托邦平原南部預選著陸區(qū)成功著陸，開啟巡視探測工作。
“‘祝融號’火星車搭載的次表層探測雷達，能夠?qū)ρ惨晠^(qū)地下淺層結(jié)構(gòu)進行精細成像，深化人們對烏托邦平原演化、地下水/冰分布等關(guān)鍵科學問題的認識。”中科院地質(zhì)與地球物理研究所研究員陳凌說。
截至目前，人類在地外天體上共開展了4次巡視雷達探測。其中，我國嫦娥三號和嫦娥四號分別實現(xiàn)了對月球正面和背面淺表結(jié)構(gòu)的精細探測。美國“毅力號”和我國“祝融號”火星車于2021年先后開啟了火星巡視雷達探測。
“‘毅力號’的探測區(qū)域為杰澤羅撞擊坑邊緣，其實際最大探測深度為15米。‘祝融號’火星車探測區(qū)域為烏托邦平原南部，其實際最大探測深度達80米。”陳凌介紹。
基于“祝融號”火星車在著陸區(qū)巡視103天、行進約1171米獲得的低頻雷達數(shù)據(jù)，研究人員“繪制”出了著陸區(qū)淺表80米之上的高精度結(jié)構(gòu)分層圖像，并分析了地層物質(zhì)性質(zhì)信息。
他們發(fā)現(xiàn)，該區(qū)域約10米厚的火壤層之下存在兩套向上變細的沉積層序。第一套層序位于地下約10—30米，含有較多石塊，這些石塊隨深度逐漸增大。“距今 大約16億年以來的短時洪水、長期風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。”陳凌解釋。
第二套層序位于地下約30—80米，含有的石塊更大，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。“基于前人的撞擊坑統(tǒng)計定年結(jié)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有關(guān)。”陳凌說。
此外，“祝融號”火星車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(xiàn)今是否存在地下水/冰。
低頻雷達成像結(jié)果排除了巡視路徑下方0—80米深度范圍內(nèi)有富水層的可能性。同時，熱模擬結(jié)果也進一步表明，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。“但是，目前無法排除鹽冰存在的可能性。”陳凌指出。
她表示，這是我國科學家利用我國“天問一號”首次火星探測任務科學數(shù)據(jù)取得的原創(chuàng)性成果，揭示了現(xiàn)今火星淺表精細結(jié)構(gòu)和物質(zhì)性質(zhì)特征，提供了火星可能長期存在水活動的觀測證據(jù)，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(jù)。