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火星浅表是何结构?是否存在水?祖国科学家探火研究又有货币发现

论文通讯作者、中科院地质地球所陈凌研究员科普解读最新火星研究成果。 中新社记者 孙自法 摄

中新网北京9月26日电 (记者 孙自法)火星在演化上被认为代表着“地球未来”,因此针对(dui)火星的(de)相关探测研究长期以来备受关注。火星浅表是(shi)怎样的(de)结构?是(shi)否存在固态或液态的(de)水?火星地质经历了什么样的(de)演化过程?……科学家和大众对(dui)这些问题都有浓厚的(de)兴趣。

利用中国首次火星探测任务天问一号所携“祝融号”火星车2021年5月成功着陆火星后巡视(shi)探测获得的(de)雷达数据,中国科学院地质与地球物理研究所(中科院地质地球所)联合中科院国家空间科学中心、北京大学等合作团队(tuandui)(dui)最新完成的(de)研究发现,“祝融号”火星车着陆区所在的(de)乌托邦平原南部,其火表数米厚的(de)风化层下存在两套向上变细的(de)沉积层序,可能反映了该区域在距今约35亿-32亿年以来曾发生多期次与水活动相关的(de)火表改造过程。

论文通讯作者、中科院地质地球所陈凌研究员科普解读最新火星研究成果。 中新社记者 孙自法 摄 论文通讯作者、中科院地质地球所陈凌研究员科普解读最新火星研究成果。 中新社记者 孙自法 摄

研究团队(tuandui)(dui)强调,火星乌托邦平原南部研究区域现今火表以下80米内未发现液态水存在的(de)直接证据,但不排除存在固态的(de)盐冰的(de)可能,同时也不排除火星更深的(de)地下空间存在液态或固态水的(de)可能。

这一火星探测研究领域重要进展的(de)成果论文,北京时间(shijian)9月26日夜间在国际著名学术期刊《自然》上线发表。论文发表前夕,中科院地质地球所火星研究团队(tuandui)(dui)在北京举行“祝融号”巡视(shi)雷达揭秘火星浅表结构媒体解读会,科普他(ta)们(men)合作完成的(de)火星科研成果。

论文通讯作者、中科院地质地球所陈凌研究员介绍,乌托邦平原是(shi)火星最大的(de)撞击盆地,曾经可能是(shi)一个古海洋,预示着火星早期可能存在过宜居环境。而详细的(de)火星地下结构和物性信息是(shi)研究火星地质及其宜居环境演化的(de)关键依据,是(shi)火星探测的(de)重要内容。中国天问一号携带的(de)“祝融号”火星车次表层探测雷达能够对(dui)巡视(shi)区地下浅层结构进行精细成像,深化人(ren)们(men)对(dui)乌托邦平原演化、地下水/冰分布等关键科学问题的(de)认识。

中科院最新火星研究成果团队(tuandui)(dui)代表合影。 中新社记者 孙自法 摄 中科院最新火星研究成果团队(tuandui)(dui)代表合影。 中新社记者 孙自法 摄

迄今为止,人(ren)类在地外天体上共开展4次巡视(shi)雷达探测,包括中国嫦娥三号、嫦娥四号先后实现对(dui)月球正面和背面浅表结构的(de)精细探测;美国“毅力号”和中国“祝融号”火星车于2021年分别对(dui)杰泽罗撞击坑边缘、乌托邦平原南部开启火星巡视(shi)雷达探测。其中,“祝融号”火星车搭载的(de)次表层探测雷达是(shi)世界上首次在火星乌托邦平原实施的(de)巡视(shi)器雷达探测,其雷达频(pin)带较宽,实际最大探测深度达80米,采集的(de)科学探测数据由中国国家航天局发布后,为科学家开展火星相关研究提供了坚实的(de)数据保障。

陈凌说,在此次最新研究中,研究团队(tuandui)(dui)对(dui)前113个火星日(1个火星日即火星上一“昼夜”,比地球长约2分钟)、探测长度达1171米的(de)“祝融号”火星车低频(pin)雷达数据展开深入分析,获得火星浅表80米范围的(de)高精度结构分层图像和地层物性信息,发现乌托邦平原南部区域数米厚的(de)火壤层之下存在两套向上变细的(de)沉积层序,可能反映了约35亿-32亿年以来多期次与水活动相关的(de)火表改造过程。

第一套层序位于火表地下约10-30米,含有较多石块,其粒径随深度逐渐增大。距今大约16亿年以来的(de)短时洪水、长期风化或重复陨石撞击作用,可能导致了这一套向上变细沉积层序的(de)形成。

第二套层序位于火表地下约30-80米,其石块粒径更大(可达米级)且分布更为杂乱,反映了更古老、更大规模的(de)火表改造事件。基于前人(ren)的(de)撞击坑统计定年结果推测,这次改造事件可能发生在距今35亿-32亿年前,与乌托邦平原南部的(de)大型洪水活动有关。

此次火星研究成果科普解读示意图。 中科院地质地球所 供图 此次火星研究成果科普解读示意图。 中科院地质地球所 供图

陈凌指出,“祝融号”火星车次表层探测雷达的(de)另一项主要目标,是(shi)探测乌托邦平原南部现今是(shi)否存在地下水/冰。本项研究的(de)低频(pin)雷达成像结果显示,火表0-80米深度范围内反射信号强度稳定,介质具有较低的(de)介电常数,排除了火星车巡视(shi)路径下方含有富水层的(de)可能性。通过进一步热模拟的(de)结果也表明,液态水、硫酸盐或碳酸盐卤水难以在“祝融号”火星车着陆区地下100米之内稳定存在,但目前无法排除盐冰存在的(de)可能性,同时也不能排除更深地下空间存在液态或固态水的(de)可能,这都有待于未来更持续深入的(de)探测研究。

她(ta)和研究团队(tuandui)(dui)表示,中国科学家利用中国天问一号首次火星探测任务科学数据取得的(de)本次原创性成果,揭示现今火星浅表精细结构和物性特征,提供火星可能长期存在水活动的(de)观测证据,其中,研究表明火星在整体变干旱的(de)演化大背景下,火星演化在约35亿-32亿年前还存在水活动相关火表改造的(de)复杂过程,这也改变了人(ren)们(men)对(dui)火星演化的(de)传统认知。这些科研成果,将为深入认识火星地质演化与环境、气候变迁提供重要依据,也为认识地球未来演化提供重要参考。

此次火星研究成果科普解读示意图。 中科院地质地球所 供图 此次火星研究成果科普解读示意图。 中科院地质地球所 供图

同时,此次研究成果也对(dui)火星演化和结构研究提出一系列新的(de)科学问题:火表80米之下结构如何?火星多深处有水?哪些区域有水?火星的(de)“水”影响持续多久?这些也都为未来火星探测和研究提供了新的(de)思路和方向。(完)

【编辑:房家梁】

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