圖為“祝融號(hào)”觀測的巖石和沉積層理素描圖。中國地質(zhì)大學(xué)（武漢）供圖
◎本報(bào)記者 吳純新 通 訊 員 王俊芳 梁睿華
由中國地質(zhì)大學(xué) (武漢) 地球科學(xué)學(xué)院教授肖龍領(lǐng)導(dǎo)的國際研究團(tuán)隊(duì)通過綜合分析“祝融號(hào)”火星車搭載的多光譜相機(jī)獲取的科學(xué)數(shù)據(jù)，首次在火星表面發(fā)現(xiàn)海洋沉積巖的巖石學(xué)證據(jù)，證明了火星北部曾經(jīng)存在過海洋。
5月18日，相關(guān)研究成果以《烏托邦平原海洋沉積巖的證據(jù)：祝融號(hào)火星車的觀測》為題，在綜合性期刊《國家科學(xué)評(píng)論》上發(fā)表。
全景圖像記錄海洋存在證據(jù)
目前的火星寒冷干燥，缺乏流水與生命痕跡，但數(shù)十億年前的火星環(huán)境或許和今天大不相同。
過去的研究已證明，早期火星曾存在過大量的液態(tài)水。科學(xué)家通過地貌分析和數(shù)值模擬提出了火星古海洋假說，認(rèn)為可能存在的古海洋區(qū)域形成了一個(gè)特殊的海洋沉積地質(zhì)單元，被稱為北方荒原組。但該假說一直缺少原位探測數(shù)據(jù)的支持，因此火星北部平原是否存在過海洋一直存在爭議。
2021年，我國“天問一號(hào)”火星任務(wù)搭載的“祝融號(hào)”火星車成功著陸于火星北部平原東部的烏托邦平原南部邊緣，位于前人所提出的古海岸線附近的北方荒原組。
著陸以來，“祝融號(hào)”一直在向南駛向潛在的海岸線區(qū)域，并對(duì)沿途出露的北方荒原組地層展開觀測。
“祝融號(hào)”行駛了約1900米，利用不同成像和分析系統(tǒng)對(duì)露頭和地表巖石進(jìn)行詳細(xì)的就位觀測。其中，“祝融號(hào)”的導(dǎo)航和地形相機(jī)已獲得了106組全景圖像，詳細(xì)記錄了“祝融號(hào)”行進(jìn)路線附近許多巖石的表面形態(tài)與構(gòu)造特征。
“我們查看‘祝融號(hào)’火星車車載相機(jī)傳回的照片時(shí)，發(fā)現(xiàn)這些裸露的巖石發(fā)育層理構(gòu)造，顯著不同于火星表面常見的火山巖，也不同于風(fēng)沙沉積形成的層理構(gòu)造，這些層理知識(shí)指示的雙向水流特點(diǎn)，與地球?yàn)I—淺海環(huán)境中的低能量潮汐流一致。”肖龍介紹。
為重塑火星歷史提供新啟示
基于多光譜相機(jī)獲取的巖石影像，肖龍研究團(tuán)隊(duì)詳細(xì)分析了“祝融號(hào)”火星車巡視區(qū)內(nèi)石塊的表面構(gòu)造。
因所觀測的巖石均位于“祝融號(hào)”巡視區(qū)內(nèi)，研究團(tuán)隊(duì)將其代表的地質(zhì)單元命名為祝融段。
研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，祝融段內(nèi)的巖石通常保留有局部呈透鏡狀的交錯(cuò)層理組構(gòu)，以多種小型交錯(cuò)層理為主，伴隨少量透鏡狀壓扁層理和小型水道結(jié)構(gòu)的沉積構(gòu)造。其中，組成交錯(cuò)層理的層系在兩個(gè)相反的方向疊覆傾斜，指示雙向古水流環(huán)境。
此外，由于層系厚度和粒度在不同方向上具有較大差異，表明古水流在兩個(gè)方向上存在強(qiáng)度差異。
肖龍介紹，這種雙向水流模式通常由具有周期性流向變化的流體作用所形成，在風(fēng)成環(huán)境及河流環(huán)境中并不常見，但在地球的濱—淺海環(huán)境中很常見。
相比地球而言，火星只有兩顆小衛(wèi)星，使得其表面具有低能量的潮汐系統(tǒng)，在這種潮汐環(huán)境中只能形成小規(guī)模的層理構(gòu)造。同時(shí)，研究中識(shí)別的底形和沉積構(gòu)造具有支持其為流水沉積而非風(fēng)成沉積的證據(jù)。
據(jù)悉，上述研究對(duì)祝融段巖石的觀測結(jié)果，是迄今為止首個(gè)支持火星北部平原古海洋存在的直接性原位探測證據(jù)。“祝融號(hào)”著陸點(diǎn)位置表明，觀察到的沉積構(gòu)造可能形成于北部平原古海洋的海退過程中。
該研究在北方荒原組中發(fā)現(xiàn)的沉積構(gòu)造為重塑火星歷史提供了新啟示。“未來‘祝融號(hào)’對(duì)該區(qū)域的深入探測和采樣返回，將加深我們對(duì)火星宜居性和生命痕跡保存的認(rèn)識(shí)。”肖龍說。
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火星北部平原曾經(jīng)存在過海洋 --科技日?qǐng)?bào)數(shù)字報(bào) (stdaily.com)
《科技日?qǐng)?bào)》（2023年05月22日）
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