【解放日报】火星的乌托邦平原南部现在有液态水吗?“天问一号”最新研究成果发布

发布时间:2022-09-27

来源:解放日报 黄海华【字号:

  火星的乌托邦平原南部,现在能找到液态水吗?海洋之神8590vip地质与地球物理研究所联合国家空间科学中心和北京大学,通过对“祝融号”火星车巡视雷达数据的分析发现,火星可能长期存在水活动,在着陆区火表以下0-80米,未发现液态水现今还存在的证据,但不排除存在盐冰的可能。相关研究结果于北京时间9月26日晚在国际学术期刊《自然》发表。

  世界首次在乌托邦平原实施巡视雷达探测

  2021年5月15日,我国首次火星探测任务“天问一号”携带“祝融号”火星车,在乌托邦平原南部预选着陆区成功着陆。乌托邦平原是火星最大的撞击盆地,前人研究发现,这里曾经气候温暖湿润,预示着火星早期可能存在过宜居环境。

  从温暖湿润到寒冷干燥,火星的地质如何演化?如今是否还存在水或冰?这是“天问一号”火星探测想要探寻的重要问题。“祝融号”火星车搭载的次表层探测雷达,是世界上首次在乌托邦平原实施的巡视雷达探测器,能够对巡视区地下浅层结构进行精细成像。到目前为止,人类在地外天体一共开展了四次巡视雷达探测。其中,我国“嫦娥三号”和“嫦娥四号”分别实现了对月球正面和背面浅表结构的精细探测。美国“毅力号”和我国“祝融号”火星车于2021年先后开启了火星巡视雷达探测。“毅力号”的探测区域为杰泽罗撞击坑边缘,其实际最大探测深度为15米。“祝融号”火星车探测区域为乌托邦平原南部,其雷达频带较宽,实际最大探测深度达80米。

  可能多次发生与水活动相关的火表改造

  跟月球不一样,“祝融号”火星车着陆区分布着凹锥、壁垒撞击坑、沟槽等,这些地貌表明可能与水活动之间存在重要联系。

  在此次最新研究中,科研人员提供了火星可能长期存在水活动的观测证据。他们对前113个火星日、探测长度达1171米的“祝融号”火星车低频雷达数据展开了深入分析,获得了浅表80米之上的高精度结构分层图像和地层物性信息。

  研究发现,该区域数米厚的火壤层之下存在两套向上变细的沉积层序,这可能反映了约35亿-32亿年以来,曾多次发生与水活动相关的火表改造。第一套层序位于地下约10-30米,含有较多石块,其粒径随深度逐渐增大,这可能是大约16亿年以来的短时洪水、长期风化或重复陨石撞击导致;第二套层序位于地下约30-80米,其石块粒径更大,可达米级,且分布更为杂乱,这反映了更古老、更大规模的火表改造事件。基于前人的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大型洪水有关。

  在0到80米深度,如今不存在雷达可探测的液态水

  既然火星可能长期存在水活动,这一区域现在是否还有水?“祝融号”的低频雷达成像结果显示,火表以下0-80米深度范围内反射信号强度稳定,介质具有较低的介电常数(不超过9),这就排除了巡视路径下方含有富水层的可能性。

  “如果存在液态水,介电常数至少要达到15,雷达信号也会衰减,很难在七八十米深度还看到强反射。此外,我们还计算了巡视区地下1-100米的年平均温度,大概为220k,这也远远低于水的冰点,以及含有硫酸盐、碳酸盐等卤水的共晶温度。”中科院地质地球所研究所研究员陈凌说,这些证据表明,在0到80米的深度范围,如今不存在雷达可探测的液态水,但目前无法排除盐冰存在的可能性。

  此次研究是由中国科学家利用我国“天问一号”首次火星探测任务科学数据取得的原创性成果,为深入认识火星地质演化与环境、气候变迁提供了重要依据。

(责任编辑:侯茜)

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