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祝融号火星车在乌托邦平原进行巡视雷达勘测。邓俊 绘图（来源：中国科学院）

科普时报记者 吴 桐

中国科学院地质与地球物理研究所火星研究团队与合作者在一项研究中，揭示了祝融号着陆区表面以下0至80米深度的浅表精细结构和物性特征，为深入认识火星地质演化与环境、气候变迁提供了重要依据。相关研究成果9月26日在国际学术期刊《自然》杂志发表。

研究称，祝融号火星车的新雷达图像为乌托邦平原的盆地表面结构提供了见解。这些发现揭示出多个亚层来自数百万年前偶发洪水之后的沉积物，或能增进我们对行星地质和水文历史的理解。

乌托邦平原是火星上一个撞击坑，被广泛认为曾是一个古代海洋，因而是探索的关键目标。但自从“海盗2号”火星车执行探测任务以来，45年里尚未取得该区域任何基于地面的数据。2021年5月15日，中国首次火星探测任务中的祝融号火星车成功在火星着陆。祝融号此后在火星地形上穿行，旨在为乌托邦平原表面结构提出进一步的见解。

研究中，科研人员对祝融号火星车前113个火星日、探测长度达1171米的低频雷达数据展开了深入分析，获得了浅表80米之上的高精度结构分层图像和地层物性信息，发现该区域数米厚的火壤层之下存在两套向上变细的层序，可能反映了约35—32亿年以来多期次与水活动相关的火星表面改造过程。

科研人员发现，该区域数米厚的火星土壤层之下存在两套向上变细的沉积层序：第一套层序位于火星表面以下约10至30米，含有较多石块，其粒径随深度逐渐增大；第二套层序位于火星表面以下约30至80米，其石块粒径更大，可达米级，且分布更为杂乱，反映了更古老、更大规模的火星表面改造事件。

“这两套层序可能反映了约35—32亿年前以来多期次与水活动相关的火星表面改造过程。”论文通讯作者、中科院地质与地球物理研究所研究员陈凌说，大约16亿年前以来的短时洪水、长期风化或重复陨石撞击作用可能导致了第一套层序的形成，第二套层序的形成可能与更早期的大型洪水活动有关。

祝融号火星车次表层探测雷达的主要目标之一是探测乌托邦平原南部现今是否存在地下水或冰。低频雷达成像结果显示，0—80米深度范围内反射信号强度稳定，介质具有较低的介电常数，排除了巡视路径下方含有富水层的可能性。热模拟结果也进一步表明，液态水、硫酸盐或碳酸盐卤水难以在祝融号火星车着陆区地下100米之内稳定存在，但目前无法排除盐冰存在的可能性。

此次发表于《自然》的文章，是由中国科学家利用“天问一号”首次火星探测任务科学数据取得的原创性成果，揭示了现今火星浅表精细结构和物性特征，提供了火星可能长期存在水活动的观测证据，为深入认识火星地质演化与环境、气候变迁提供了重要依据。