“祝融号”行驶轨迹
■本报记者 倪思洁
5月15日是我国首次火星探测任务天问一号着陆火星一周年。5月12日，《科学进展》发表了“祝融号”新成果。
利用天问一号“祝融号”火星车相关数据，中国科学院国家空间科学中心研究团队在地质年代较为年轻的着陆区，发现了一种岩化的板状硬壳层，其富含含水硫酸盐等矿物，形成过程可能与地下水波动有关。
这一发现表明，火星在亚马逊纪时期的水活动可能比以前认为的更加活跃，“祝融号”着陆区以及火星北部平原的广泛区域可能含有大量以含水矿物形式存在的可利用水，可供未来载人火星探测的原位资源利用。
特殊的亮色岩石
2021年5月15日，“祝融号”火星车成功着陆于乌托邦平原南部区域。截至目前，它已在火星北部低地的乌托邦平原区域行驶1年，行程达2千米，获得了大量宝贵的科学探测数据。
其中，“祝融号”搭载的短波红外光谱显微成像仪，可以分析矿物和火星表面岩石成分，而作为火星车“眼睛”的导航地形相机，则能通过拍摄广角图片并与太空中飞行的环绕器所拍摄的地面图片相结合，来校准确定火星表面的真实情况，指导火星车的前进路线，确定探测目标。
从这两个仪器产生的数据中，中国科学院国家空间科学中心空间天气学国家重点实验室研究员刘洋和合作者，发现了一种独特的板状亮色岩石。
因为受热和被风化，这些亮色的板状岩石通常是部分被灰尘和土壤覆盖着的，其余的部分则显示出剥落的表面。
里面有含水物质
带着好奇，刘洋等人分析了这些亮色岩石的短波红外光谱。他们意外地发现，这竟是之前轨道数据在该区域没有识别出的含水矿物。
此前，轨道遥感数据分析显示，“祝融号”着陆点周围分布的多种地貌特征指示乌托邦平原曾经可能存在大量的挥发分。但受限于空间分辨率和覆盖率，轨道遥感数据并没有在着陆区附近发现含水矿物，这让此类地貌的形成机制和该地区水活动的性质成了谜。
新的发现让刘洋等人无比兴奋。他们根据岩石对光谱的吸收特征推测，那种特殊的亮色岩石里含有水硅或含水硫酸盐。
“这是国际上第一次利用巡视器上的短波红外光谱仪在火星原位探测到含水矿物。”刘洋告诉《中国科学报》。
可是，在兴奋的同时，又一个问号出现在刘洋等人的脑海中——这种独特的亮色岩石是怎么出现的？
与地下水波动有关
看着这些特别的板块岩石，研究团队联想到了美国火星着陆器“海盗一号”在着陆区域观察到的破碎岩石形貌。
但是，“海盗一号”着陆区的硬壳层相对脆薄，可能是由大气中的水汽长期和火星表面土壤相互作用胶结形成。而“祝融号”着陆点的硬壳似乎更耐侵蚀，并在周围松散的土壤中形成厚层。
“这需要大量的液态水，单靠大气中的水蒸气无法形成。”刘洋说。
与此同时，研究团队还发现了一个细节：着陆区不存在明显的地表径流或河道留下的痕迹，而且巡视路线周围并未发现由水体蒸发形成的蓬松、松脆的表面和盐霜残留物。由此，他们排除了表面大规模水体活动的可能。
于是，可能性只剩下一个：地下水。
在各种信息资料的基础上，研究团队提出了亮色岩石的形成机制：沉积期前的土壤风化层在富含盐类的地下水上升或渗透期间，经历了胶结和岩化作用，形成了观察到的板状岩石。
“盐类胶结物从毛细孔隙或靠近潜水面的地下水中沉淀，发生活跃的蒸发和聚集。地下水位的间歇性波动可能会使硬壳进一步增厚，并形成层状结构。随后，覆盖在硬壳上的表土受到侵蚀作用流失，使得抗侵蚀的硬壳层暴露了出来。”刘洋说。
火星水活动期比想象的要长
火星的地质年代分为前诺亚纪、诺亚纪、西方纪和亚马逊纪四个阶段，其中亚马逊纪时期从30亿年前至今。
“祝融号”的着陆区位于年轻且寒冷干旱的亚马逊纪地层。也正是由于寒冷、干燥，人们认为在这一时期液态水活动的范围和程度极其有限。
但此次发现却表明，火星在亚马逊纪时期的水活动可能比以往认为的更加活跃，挑战了人们对火星的气候环境演化历史的传统认知。
相关论文信息：
https://doi.org/10.1126/sciadv.abn8555
