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(duì)通報天問一號火星探測最新研究成果。研究表明，" 祝融號 " 火星車著陸區(qū)火表數(shù)米厚的風(fēng)化層下存在兩套向上變細(xì)的層序，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。現(xiàn)今該區(qū)域火表以下 0-80 米未發(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)表在國際學(xué)術(shù)期刊《自然》雜志。

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預(yù)選著陸區(qū)成功著陸，開啟巡視探測工作。烏托邦平原是火星最大的撞擊盆地，曾經(jīng)可能是一個古海洋，預(yù)示著火星早期可能存在過宜居環(huán)境。這里的地質(zhì)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。我國 " 天問一號 " 攜帶的 " 祝融號 " 火星車次表層探測雷達(dá)能夠?qū)ρ惨晠^(qū)地下淺層結(jié)構(gòu)進(jìn)行精細(xì)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(xué)問題的認(rèn)識。

" 祝融號 " 火星車搭載的次表層探測雷達(dá)是世界上首次在火星烏托邦平原實(shí)施的巡視器雷達(dá)探測。到目前為止，人類在地外天體上共開展了四次巡視雷達(dá)探測。其中，我國嫦娥三號和嫦娥四號分別實(shí)現(xiàn)了對月球正面和背面淺表結(jié)構(gòu)的精細(xì)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(dá)探測。" 毅力號 " 的探測區(qū)域?yàn)榻軡闪_撞擊坑邊緣，其實(shí)際最大探測深度為 15 米。" 祝融號 " 火星車探測區(qū)域?yàn)闉跬邪钇皆喜浚走_(dá)頻帶較寬，其實(shí)際最大探測深度達(dá) 80 米。

由國家航天局探月與航天工程中心發(fā)布的 " 天問一號 " 科學(xué)探測數(shù)據(jù)，為開展火星研究提供了堅實(shí)的數(shù)據(jù)保障。在最新的研究中，科研人員對前 113 個火星日、探測長度達(dá) 1171 米的 " 祝融號 " 火星車低頻雷達(dá)數(shù)據(jù)展開了深入分析，獲得了淺表 80 米之上的高精度結(jié)構(gòu)分層圖像和地層物性信息，發(fā)現(xiàn)該區(qū)域數(shù)米厚的火壤層之下存在兩套向上變細(xì)的層序，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。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 億年以來的短時洪水、長期風(fēng)化或重復(fù)隕石撞擊作用可能導(dǎo)致了這一套向上變細(xì)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(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。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)。

此外，" 祝融號 " 火星車次表層探測雷達(dá)的主要目標(biāo)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(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 " 天問一號 " 首次火星探測任務(wù)科學(xué)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(xì)結(jié)構(gòu)和物性特征，提供了火星可能長期存在水活動的觀測證據(jù)，為深入認(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)。

來源：中國科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所