近日

綜合性權(quán)威期刊《National Science Review》

刊發(fā)文章“In situ analysis of surface composition and meteorology at the Zhurong landing site on Mars”

該研究綜合分析從我國祝融號火星車搭載的

導(dǎo)航地形相機（NaTeCams）

火星表面成分探測儀（MarSCoDe）

火星氣候站（MCS）

獲取的原始科學(xué)數(shù)據(jù)

形成原創(chuàng)性科學(xué)成果

確認巡視區(qū)存在亞馬遜紀（距今約7.6億年）

鹽水活動和現(xiàn)代水汽循環(huán)

發(fā)現(xiàn)火星遠古時代液態(tài)水存在新證據(jù)

研究成果閃耀著交大智慧

為我國首次火星探測任務(wù)作出重要貢獻

跟隨交大團隊

一起來探秘火星→

上海交通大學(xué)物理與天文學(xué)院俞進教授與成都理工大學(xué)地科院行星科學(xué)國際研究中心趙宇鴳研究員、中國科學(xué)院上海技術(shù)物理研究所徐衛(wèi)明研究員和中國科學(xué)院地球化學(xué)研究所劉建忠研究員為論文的共同通訊作者。

上海交通大學(xué)團隊基于長期研究激光誘導(dǎo)擊穿光譜（LIBS）物理機理和實際應(yīng)用的積累，以及近年來實驗室火星模擬環(huán)境中的LIBS光譜智能分析方法研究，成功反演了MarSCoDe載荷火星就位探測LIBS光譜數(shù)據(jù)，為火星科學(xué)團隊提供分析數(shù)據(jù)，在研究工作中起到了關(guān)鍵性作用，為我國首次火星探測任務(wù)作出重要貢獻。

我國“天問一號”火星探測任務(wù)祝融號火星車著陸在烏托邦平原南部（紅星位置）；圖中紅色、藍色等虛線線條為推測的古海岸線。如果火星北部平原曾經(jīng)存在過海洋，祝融號著陸的位置距離海岸線很近。

2021年5月15日，我國祝融號火星車降落在火星烏托邦平原南部（上圖★位置）。烏托邦平原在歷史上可能存在過冰川、河流、湖泊甚至海洋活動，因此平原內(nèi)的物質(zhì)可能富含水和揮發(fā)分物質(zhì)。同時，祝融號著陸區(qū)的緯度和高程都比之前的著陸點更低，使得液態(tài)水在該區(qū)域可以穩(wěn)定存在更長時間。但是，曾經(jīng)造訪過火星北部平原的維京1號（1975年）和探路者號（1997年）以及造訪過烏托邦平原的維京2號（1975年）都沒有攜帶能夠確定水含量的科學(xué)儀器。因此，祝融號成為研究火星北部平原水活動證據(jù)和區(qū)域演化歷史的全新機遇。

祝融號探查的五類目標影像。上左—火成巖；上右—巖質(zhì)硬殼（箭頭指示）；下左—膠結(jié)硬殼顯微圖像（包裹于巖石表面）；下中—沙丘；下右—土壤顯微圖像。

在著陸后的110個火星日里（一個火星日約24小時40分鐘），祝融號火星車行進了1130米。借助祝融號搭載的導(dǎo)航地形相機（NaTeCams）和顯微成像儀（TMI），研究團隊將祝融號探查的研究目標分為5類：火成巖、巖質(zhì)硬殼（也稱“板狀巖石”）、膠結(jié)硬殼（包裹于巖石表面）、土壤和沙丘。

祝融號著陸點巖質(zhì)硬殼、膠結(jié)物、土壤、沙丘平均組成

與當(dāng)?shù)鼗鸪蓭r對比

利用祝融號搭載的激光誘導(dǎo)擊穿光譜儀（LIBS），研究團隊對巖質(zhì)硬殼的化學(xué)成分和含水量進行分析。結(jié)果表明，巖質(zhì)硬殼與當(dāng)?shù)鼗鸪蓭r相比，具有更高的含水量和不同的元素含量。這一結(jié)果不但印證了祝融號短波紅外發(fā)現(xiàn)的富氫信號，也進一步確認了在著陸區(qū)廣闊的區(qū)域內(nèi)，火星亞馬遜紀存在過地下水活動。LIBS對另外三類相對松散的物質(zhì)（沙丘、土壤、膠結(jié)物）的分析發(fā)現(xiàn)，膠結(jié)物與土壤、沙丘具有相似的元素趨勢，指示著其與當(dāng)?shù)氐耐寥?、沙丘具有相似的物質(zhì)來源。這三類物質(zhì)中的水含量從高到低排序為：沙丘 > 土壤 ≈ 膠結(jié)物。土壤和沙丘在含有較高的水含量同時還具有較高的鎂，指示著含水鎂鹽的存在。通過分析水與其他金屬離子的對應(yīng)關(guān)系，還可以判斷在這些較為松散物質(zhì)中，水的存在形式有兩種，分別為含結(jié)晶水的蒸發(fā)鹽（例如水合硫酸鎂）和吸附的水分子。

祝融號火星車著陸區(qū)地表水汽循環(huán)示意圖

祝融號攜帶的火星氣候站（MCS）記錄了當(dāng)?shù)氐娘L(fēng)速、溫度和氣壓。通過對所收集數(shù)據(jù)的分析和數(shù)值模擬，研究團隊發(fā)現(xiàn)祝融號局地的氣象條件主要受火星季節(jié)變化控制。從北半球的春季到夏季，著陸區(qū)地表氣溫和水汽含量大幅增加，而氣壓則相反，隨季節(jié)變暖呈逐漸下降的趨勢。氣象數(shù)據(jù)分析還有兩個有趣的發(fā)現(xiàn)：一是每天清晨水會結(jié)霜，而在日出后迅速升華消失；二是每年夏至前后，著陸區(qū)地表可能存在短暫的液態(tài)水，土壤中鹽類的溶解，可以使鹽水在地表留存一段時間。這些證據(jù)都表明著陸區(qū)的土壤——大氣界面存在活躍的水汽循環(huán)。