“祝融号”为火星近期水活动提供新线索

（通讯员 王江 赵健楠 ）近日，我院肖龙教授团队研究成果《火星近期水活动：来自祝融号着陆区乌托邦平原横向风成脊的证据》以封面文章形式发表在《地球物理研究通讯》。该研究为了解火星表面水活动，评估当前火星的宜居性这一关键科学问题，提供了新线索。论文第一作者为遊雅堂 競馬王江博士，通讯作者为地质探测与评估教育部重点实验室赵健楠副研究员。

火星的水活动特征一直是火星探测与研究所关注的焦点。一般认为，自诺亚纪（约37亿年以前）以来，火星的地表水活动逐步减弱。进入亚马逊纪（约30亿年前至今），气候变得干旱寒冷，液态水难以在火星表面稳定存在，而水则主要以冰的形式贮存于火星两极极冠及中高纬度地表以下的土壤和岩石中。虽然有研究认为火星冲沟和复现性斜坡纹可能指示了近期的液态水活动，但它们的成因依然存在争议。整体而言，与火星近期水活动相关的地貌证据依然缺乏。

2021年5月，我国“天问一号”探测器携带的“祝融号”火星车着陆于乌托邦平原南部（109.925°E，25.066°N），在其着陆及巡视范围内分布有大量的横向风成脊（Transverse Aeolian Ridge, TAR；图1）。TAR是火星表面一类特殊的风成地貌，是研究火星大气运动及气候特征的重要载体。本文利用高分辨率遥感数据，在着陆区2 km×2 km范围内识别出354个TARs，并根据形态特性划分出三个类型（Type 1，Type 2和Type 3；图1），提出了该区域TARs的两阶段演化模型（图4a），指示着陆区当地的盛行风向曾经发生过一次显著的改变。

图1 “祝融号”着陆区TARs的类型与分布

   该团队也利用“祝融号”导航与地形相机数据，对火星车巡视路线上的TARs表面形貌特征进行了详细刻画，首次在火星TARs表面识别出小型多边形裂隙（图2）。同时，对原位光谱数据的解译表明，这些裂隙分布区的表面可能存在石膏等含水硫酸盐矿物（图3）。

图2 “祝融号”火星车拍摄的TAR表面的多边形裂隙 

 图3 “祝融号”获得的TAR表面多边形裂隙区域的原位光谱与实验室光谱的对比。可见TAR表面可能存在石膏等含水硫酸盐矿物

  基于上述分析结果，结合着陆区的地质背景，认为这些多边形裂隙可能存在两种成因（图4b）：（1）地下水通过毛细作用被输送至TAR表面，在水分蒸发过程中表面收缩形成多边形；（2）地表与大气中的水汽交换导致TAR表面形成硬化的砂质壳层，壳层破裂形成多边形裂隙。其中，在当前的火星环境条件下，第二种机制最为可能。同时，由于TAR是火星表面较为年轻的地貌（可能小于100万年），且这些多边形裂隙在TAR演化的后期形成，因此它们可能指示了火星近期水活动及地表-大气水的交换过程，从而为研究火星在当前寒冷干旱气候条件下的水循环提供了线索。

图4 “祝融号”着陆区TARs的演化模式及表面多边形裂隙可能的形成机制

该成果得到国家重点研发计划、国家自然科学基金、民用航天预研项目等的联合支持。

论文信息： Jiang Wang, Jiannan Zhao*, Long Xiao, Shuai Peng, Liang Zhang, Zhixin Zhang, Antong Gao, He Qiao, Le Wang, Shiqi Zhang, Xiao Xiao, Yutong Shi, Siyuan Zhao, Jiawei Zhao, Yuqi Qian, Jun Zhang, Xubing Zhang, and Jun Huang, 2023. Recent Aqueous Activity on Mars Evidenced by Transverse Aeolian Ridges in the Zhurong Exploration Region of Utopia Planitia. Geophysical Research Letters, 50: e2022GL101650. doi: 10.1029/2022GL101650