在中國首次火星探測任務「天問一號」成功着陸火星、「祝融號」火星車行駛火星即將迎來一周年之際，科學家們通過「祝融號」在火星上有何科學發現和科研進展，備受矚目。

　中國科學院(中科院)12日發布最新消息說，中科院國家空間科學中心空間天氣學國家重點實驗室劉洋研究員團隊利用「祝融號」在火星着陸區探測到含水礦物，發現火星近期水活動跡象，這一行星科學研究的重要成果論文，已在最新一期國際學術期刊《科學·進展》(Science Advances)上發表。

　導航相機全景圖A、B、C；D光譜測量岩石的放大圖像；E短波紅外光譜與實驗室光譜比較。　研究團隊 供圖

　「祝融號」在火星原位探測到含水礦物

　劉洋團隊利用「天問一號」火星探測器上「祝融號」火星車獲取的短波紅外光譜和導航與地形相機數據，在火星着陸區發現了岩化的板狀硬殼層，通過分析光譜數據發現，這些類似沉積岩的板狀硬殼層富含含水硫酸鹽等礦物。

　研究團隊推斷，這些富含硫酸鹽的硬殼層可能是由地下水涌溢或者毛細作用蒸髮結晶出的鹽類礦物膠結了火星土壤後經岩化作用形成。這也標誌着「祝融號」實現了國際上首次利用巡視器上的短波紅外光譜儀在火星原位探測到含水礦物。

　「祝融號」着陸區富含硫酸鹽的岩化硬殼形成過程(三個階段)示意圖。　研究團隊 供圖

　對理解火星氣候環境演化歷史有重要意義

　2021年5月15日，中國首次火星探測任務「天問一號」搭載的「祝融號」火星車成功着陸於火星烏托邦平原南部(北緯25.066°、東經109.925°)區域。截至目前，「祝融號」火星車已在火星北部低地的烏托邦平原區域行駛近1年，累計行駛近2千米，獲得大量寶貴的科學探測數據。

　劉洋團隊介紹說，已有的撞擊坑定年工作顯示，「祝融號」着陸區位於經過了後期重塑事件的年輕亞馬遜紀地層，是火星地質年代幾個主要階段(前諾亞紀、諾亞紀、西方紀和亞馬遜紀)的末期，氣候已經從以前的暖濕變為以寒冷乾旱為主。

　已有的研究認為火星在亞馬遜紀時期氣候寒冷乾燥，液態水活動的範圍和程度極其有限。「祝融號」在地質年代較為年輕的着陸區發現水活動的跡象表明，亞馬遜紀時期的火星水圈可能比以往認為的更加活躍，這一發現對理解火星的氣候環境演化歷史具有重要意義。

　中美火星探測器火星着陸點環境比較

　軌道遙感數據分析顯示，「祝融號」火星着陸點周圍分布的多種地貌特徵指示烏托邦平原曾經可能存在大量的揮發分。但受限於空間分辨率和覆蓋率，軌道遙感數據並沒有在着陸區附近發現含水礦物，這為此類地貌的形成機制和該地區水活動的性質帶來諸多疑問。

　劉洋研究員和合作者通過對「祝融號」光譜和數據進行分析，發現一種形貌上類似沉積岩的岩石類型——板狀的亮色岩石。研究團隊認為，這些亮色岩石與美國「海盜一號」火星着陸器原位觀察到的破碎岩石在形貌上相似，是一層本地發育的硬殼，但「海盜一號」着陸區的硬殼層相對脆薄，可能是由大氣中的水汽長期和火星表面土壤相互作用膠結形成。

　進一步對比分析表明，「祝融號」着陸點的硬殼似乎更耐侵蝕，並在周圍鬆散的土壤中形成厚層，這需要大量的液態水，而單靠大氣中的水蒸氣無法形成。同時，研究發現着陸區不存在明顯的地表徑流或河道留下的痕跡，而且巡視路線周圍並未發現由水體蒸發形成的蓬鬆鬆脆的表面和鹽霜殘留物，從而排除了表面大規模水體活動的可能。

　含水礦物可供未來載人火星探測資源利用

　「祝融號」火星着陸點的硬殼地貌是如何形成的？劉洋團隊研究提出一種形成機制認為，沉積期前的土壤風化層在富含鹽類的地下水上升或滲透期間經歷膠結和岩化作用，形成觀察到的板狀岩石。鹽類膠結物從毛細孔隙或靠近潛水面的地下水中沉澱，發生活躍的蒸發和聚集。地下水位的間歇性波動可能會使硬殼進一步增厚，並形成層狀結構。隨後覆蓋在硬殼上的表土受到侵蝕作用流失，使得抗侵蝕的硬殼層暴露出來。

　研究團隊指出，「祝融號」火星車的發現表明，火星在亞馬遜紀時期的水活動可能比以前認為的更加活躍。「祝融號」着陸區(以及火星北部平原的廣泛區域)可能含有大量以含水礦物形式存在的可利用水，可供未來載人火星探測的原位資源利用。

　頂圖：（A）「祝融號」着陸點地貌圖。（B）「祝融號」巡視路線圖。　研究團隊 供圖