我国科学家揭秘火星乌托邦平原浅表结构

我国首次火星探测任务“天问一号”携带的“祝融号”火星车如今正在火星北部乌托邦平原“休眠”，但它已传回的雷达数据正让中国科学家做出原创性成果——研究表明，“祝融号”火星车着陆区的火星表面数米厚的风化层下存在两套向上变细的沉积层序，可能反映了约35～32亿年以来多期次与水活动相关的火星表面改造过程；现今该区域火星地表以下0～80 m处未发现液态水存在的证据，但不排除存在盐冰的可能。

这一成果是由中国科学院地质与地球物理研究所联合中国科学院国家空间科学中心、北京大学的科学家共同完成的，发表于北京时间2022年9月26日出版的国际学术期刊《自然》上。有评论认为，这些原创性成果，揭示了现今火星浅表的精细结构和物性特征，提供了火星可能长期存在水活动的观测证据，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。

曾经沧海，如今荒漠——火星是否曾经宜居？它的今天会不会是地球的未来？这些问题，都需要我们详细地了解火星的地下结构和物性信息。而乌托邦平原是火星最大的撞击盆地，之前的研究表明这里可能曾是古海洋，预示着火星早期可能存在过宜居环境。那么，这里的地质如何演化？现今具有怎样的地下结构？是否还存在水或冰？

我国“天问一号”携带的“祝融号”火星车次表层探测雷达能够对地下浅层结构进行精细成像，让回答这些问题成为可能——这是世界上首次在火星乌托邦平原实施的巡视器雷达探测，实际最大的探测深度达80 m。

研究的主要完成人之一、中国科学院地质与地球物理研究所研究员陈凌介绍，科研人员此次对前113个火星日、探测长度达1 171 m的“祝融号”火星车低频雷达数据展开了深入的分析，获得了浅表80 m之上的高精度结构分层图像和地层物性信息，发现该区域火壤层之下存在两套层序:第一套层序位于地下10～30 m处，含有较多的石块，其粒径随深度逐渐地增大，推测可能是距今大约16亿年以来的短时洪水、长期风化或重复陨石撞击作用，导致其向上变细沉积层序的形成；第二套层序位于地下30～80 m处，其石块的粒径更大（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35～32亿年前，与乌托邦平原南部的大型洪水活动有关。

此外，雷达研究结果也排除了“祝融号”巡视路径下方0～80 m深度范围含有富水层的可能性。陈凌说:“热模拟结果也表明，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 m之内稳定地存在。但会不会存在固态的水，比如盐冰？目前这种可能性还无法排除，我们也在继续研究中。”