(相關(guān)資料圖)

現(xiàn)代火星是否存在液態(tài)水?中國(guó)科研人員研究有了新發(fā)現(xiàn)。中國(guó)科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所的科研人員近期利用“祝融號(hào)”搭載的導(dǎo)航地形相機(jī)、多光譜相機(jī)和火星表面成分探測(cè)儀,對(duì)該地區(qū)沙丘表面的微觀形貌特征和物質(zhì)成分特征開展研究,首次發(fā)現(xiàn)了“祝融號(hào)”著陸區(qū)的沙丘表面存在結(jié)殼、龜裂、團(tuán)粒化、多邊形脊、帶狀水痕等表面特征,同時(shí),通過光譜數(shù)據(jù)分析發(fā)現(xiàn),沙丘表面富含含水硫酸鹽、蛋白石、含水鐵氧化物等物質(zhì)成分。相關(guān)研究成果近日在學(xué)術(shù)期刊《科學(xué)進(jìn)展》(Science Advances)發(fā)表。

現(xiàn)代火星是否存在液態(tài)水對(duì)于星際移民、近代火星氣候演化研究具有重要意義。液態(tài)水是塑造火星宜居環(huán)境乃至存在生命的前提。以往研究已證明早期火星曾存在大量液態(tài)水,而后伴隨火星早期大氣逸散,氣候環(huán)境發(fā)生重大轉(zhuǎn)變,極低的氣壓和水汽含量導(dǎo)致今天火星上液態(tài)水難以穩(wěn)定存在而只能以固態(tài)或氣態(tài)的形式存在。然而,“鳳凰號(hào)”機(jī)械臂上觀測(cè)到的液滴證明當(dāng)前火星高緯度地區(qū)夏季可以出現(xiàn)含鹽液態(tài)水,數(shù)值模擬也顯示適合液態(tài)水存在的氣候條件可以短暫出現(xiàn)在當(dāng)今火星某些地方。然而,氣溫最高的火星低緯度地區(qū)是否存在液態(tài)水,至今仍缺少直接的觀測(cè)證據(jù)。

2021年我國(guó)“天問一號(hào)”火星任務(wù)搭載的“祝融號(hào)”火星車成功著陸于烏托邦平原(Utopia Planitia,UP)南部邊緣(109.925°E,25.066°N)。該地區(qū)位于火星北半球晚西方紀(jì)低地(northern lowlands)單元,屬于火星低緯度地區(qū)。截至冬季休眠,“祝融號(hào)”火星車工作了350多個(gè)火星日,行程約2千米,獲得了大量寶貴的科學(xué)探測(cè)數(shù)據(jù)。

中國(guó)科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所研究員秦小光、王旭、吳海斌,聯(lián)合國(guó)家天文臺(tái)研究員劉建軍、任鑫,大氣物理研究所博士孫詠等科研人員,利用“祝融號(hào)”搭載的導(dǎo)航地形相機(jī)、多光譜相機(jī)和火星表面成分探測(cè)儀,對(duì)該地區(qū)沙丘表面的微觀形貌特征和物質(zhì)成分特征開展研究,首次發(fā)現(xiàn)了“祝融號(hào)”著陸區(qū)的沙丘表面存在結(jié)殼、龜裂、團(tuán)粒化、多邊形脊、帶狀水痕等表面特征(如圖),同時(shí),通過光譜數(shù)據(jù)分析發(fā)現(xiàn),沙丘表面富含含水硫酸鹽、蛋白石、含水鐵氧化物等物質(zhì)成分?？蒲腥藛T結(jié)合“祝融號(hào)”火星氣象儀的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)和其他火星探測(cè)器的地表觀測(cè)氣象數(shù)據(jù),在排除地下水和二氧化碳的可能后,確定這些表面特征與降溫時(shí)在含鹽沙丘表面的降霜或降雪有關(guān)。含鹽沙粒促使霜雪在低溫下融化形成含鹽液態(tài)水,鹽水干燥后含水的硫酸鹽、蛋白石和鐵氧化物等含水礦物膠結(jié)沙粒形成風(fēng)沙團(tuán)粒乃至結(jié)殼,且結(jié)殼進(jìn)一步干燥形成龜裂。后期的再次降霜降雪在結(jié)殼上進(jìn)一步形成多邊形脊和帶狀水痕等液態(tài)水活動(dòng)痕跡。同時(shí),根據(jù)沙丘上隕石坑的統(tǒng)計(jì),確定沙丘形成于距今約40萬—140萬年前以后,結(jié)合水的三相圖關(guān)系推定,在晚亞馬遜紀(jì)的火星地軸大傾角時(shí)期,水汽從極地冰蓋向赤道方向的擴(kuò)散傳輸導(dǎo)致火星低緯度地區(qū)出現(xiàn)多次濕潤(rùn)環(huán)境,由此研究提出,火星地軸大傾角時(shí)低緯度地區(qū)低溫有助于降霜降雪、導(dǎo)致含鹽沙丘表面結(jié)殼和團(tuán)?；?造成沙丘固化并留下液態(tài)水活動(dòng)痕跡的形成模式。

沙丘表面水痕跡。(a)圖e中剖面位置地形等高線圖;(b)亮結(jié)殼上條帶狀痕跡和疑似水浸土塊碎屑與暗沙壟上風(fēng)沙團(tuán)粒的MSCam相機(jī)鳥視照片;(c)亮多邊形脊和龜裂的放大圖像;(d)環(huán)形區(qū)及其條帶狀邊界痕跡的照片;(e)亮沙丘西翼兩個(gè)縱向暗沙壟之間洼槽的三維圖像,其中白虛線是圖f剖面的位置;(f)圖e中白虛線的地形剖面圖。

上述科研成果推進(jìn)了在火星低緯度地區(qū)液態(tài)水地面觀測(cè)證據(jù)的研究,揭示了在表面溫度相對(duì)溫暖、適宜的低緯度地區(qū),現(xiàn)代火星氣候可出現(xiàn)更潮濕的環(huán)境。這對(duì)探索火星氣候演化歷史、尋找宜居環(huán)境具有重要意義,并為未來尋找生命存在提供了關(guān)鍵線索。

(總臺(tái)央視記者 褚爾嘉)

關(guān)鍵詞：