最新成果！交大智慧助力发现火星远古时代液态水存在新证据

近日

综合性权威期刊《National Science Review》

刊发文章“In situ analysis of surface composition and meteorology at the Zhurong landing site on Mars”

该研究综合分析从我国祝融号火星车搭载的

导航地形相机（NaTeCams）

火星表面成分探测仪（MarSCoDe）

火星气候站（MCS）

获取的原始科学数据

形成原创性科学成果

确认巡视区存在亚马逊纪（距今约7.6亿年）

盐水活动和现代水汽循环

发现火星远古时代液态水存在新证据

研究成果闪耀着交大智慧

为我国首次火星探测任务作出重要贡献

跟随交大团队

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上海交通大学物理与天文学院俞进教授与成都理工大学地科院行星科学国际研究中心赵宇鴳研究员、中国科学院上海技术物理研究所徐卫明研究员和中国科学院地球化学研究所刘建忠研究员为论文的共同通讯作者。

上海交通大学团队基于长期研究激光诱导击穿光谱（LIBS）物理机理和实际应用的积累，以及近年来实验室火星模拟环境中的LIBS光谱智能分析方法研究，成功反演了MarSCoDe载荷火星就位探测LIBS光谱数据，为火星科学团队提供分析数据，在研究工作中起到了关键性作用，为我国首次火星探测任务作出重要贡献。

我国“天问一号”火星探测任务祝融号火星车着陆在乌托邦平原南部（红星位置）；图中红色、蓝色等虚线线条为推测的古海岸线。如果火星北部平原曾经存在过海洋，祝融号着陆的位置距离海岸线很近。

2021年5月15日，我国祝融号火星车降落在火星乌托邦平原南部（上图★位置）。乌托邦平原在历史上可能存在过冰川、河流、湖泊甚至海洋活动，因此平原内的物质可能富含水和挥发分物质。同时，祝融号着陆区的纬度和高程都比之前的着陆点更低，使得液态水在该区域可以稳定存在更长时间。但是，曾经造访过火星北部平原的维京1号（1975年）和探路者号（1997年）以及造访过乌托邦平原的维京2号（1975年）都没有携带能够确定水含量的科学仪器。因此，祝融号成为研究火星北部平原水活动证据和区域演化历史的全新机遇。

祝融号探查的五类目标影像。上左—火成岩；上右—岩质硬壳（箭头指示）；下左—胶结硬壳显微图像（包裹于岩石表面）；下中—沙丘；下右—土壤显微图像。

在着陆后的110个火星日里（一个火星日约24小时40分钟），祝融号火星车行进了1130米。借助祝融号搭载的导航地形相机（NaTeCams）和显微成像仪（TMI），研究团队将祝融号探查的研究目标分为5类：火成岩、岩质硬壳（也称“板状岩石”）、胶结硬壳（包裹于岩石表面）、土壤和沙丘。

祝融号着陆点岩质硬壳、胶结物、土壤、沙丘平均组成

与当地火成岩对比

利用祝融号搭载的激光诱导击穿光谱仪（LIBS），研究团队对岩质硬壳的化学成分和含水量进行分析。结果表明，岩质硬壳与当地火成岩相比，具有更高的含水量和不同的元素含量。这一结果不但印证了祝融号短波红外发现的富氢信号，也进一步确认了在着陆区广阔的区域内，火星亚马逊纪存在过地下水活动。LIBS对另外三类相对松散的物质（沙丘、土壤、胶结物）的分析发现，胶结物与土壤、沙丘具有相似的元素趋势，指示着其与当地的土壤、沙丘具有相似的物质来源。这三类物质中的水含量从高到低排序为：沙丘 > 土壤 ≈ 胶结物。土壤和沙丘在含有较高的水含量同时还具有较高的镁，指示着含水镁盐的存在。通过分析水与其他金属离子的对应关系，还可以判断在这些较为松散物质中，水的存在形式有两种，分别为含结晶水的蒸发盐（例如水合硫酸镁）和吸附的水分子。

祝融号火星车着陆区地表水汽循环示意图

祝融号携带的火星气候站（MCS）记录了当地的风速、温度和气压。通过对所收集数据的分析和数值模拟，研究团队发现祝融号局地的气象条件主要受火星季节变化控制。从北半球的春季到夏季，着陆区地表气温和水汽含量大幅增加，而气压则相反，随季节变暖呈逐渐下降的趋势。气象数据分析还有两个有趣的发现：一是每天清晨水会结霜，而在日出后迅速升华消失；二是每年夏至前后，着陆区地表可能存在短暂的液态水，土壤中盐类的溶解，可以使盐水在地表留存一段时间。这些证据都表明着陆区的土壤——大气界面存在活跃的水汽循环。

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