“祝融號”又有新發現!我國科學家研究證明火星北部曾存在海洋
近日,中國地質大學(武漢)地球科學學院肖龍教授領導的國際研究團隊,通過綜合分析“祝融號”火星車搭載的多光譜相機(MSCam)獲取的科學數據,首次在火星表麵發現海洋沉積岩的岩石學證據,證明了火星北部曾經存在過海洋。相關(guan) 研究成果以《烏(wu) 托邦平原海洋沉積岩的證據:祝融號火星車的觀測》為(wei) 題發表在綜合性權威期刊《國家科學論評》。
目前的火星寒冷幹燥,缺乏流水與(yu) 生命痕跡,但數十億(yi) 年前的火星環境或許大不相同。過去的研究已證明,早期火星曾存在大量液態水,並通過地貌分析和數值模擬提出過古海洋假說,認為(wei) 古海洋區域形成了個(ge) 特殊的海洋沉積地質單元,被稱為(wei) 北方荒原組(VBF),但是缺少原位探測數據的支持。因此,火星北部平原是否存在過海洋一直是爭(zheng) 議的焦點。
2021年,我國天問一號火星任務搭載的“祝融號”火星車成功著陸於(yu) 火星北部平原東(dong) 部的烏(wu) 托邦平原南部邊緣,位於(yu) 前人所提出的古海岸線附近的北方荒原組,為(wei) 查證是否存在古海洋沉積提供了機會(hui) 。
自著陸以來,“祝融號”一直在向南駛向潛在的海岸線區域,並對沿途出露的北方荒原組地層展開觀測。“祝融號”行駛了約1921米(圖1),使用不同的成像和分析係統對露頭和地表岩石進行詳細的就位觀測,其中導航和地形相機已經獲得了106組全景圖像,詳細記錄了“祝融號”行進路線附近許多岩石的表麵形態與(yu) 構造特征。
肖龍介紹,“我們(men) 查看火星車車載相機傳(chuan) 回的照片,發現這些裸露的岩石發育層理構造,顯著不同於(yu) 火星表麵常見的火山岩,也不同於(yu) 風沙沉積形成的層理構造,這些層理知識指示的雙向水流特點,與(yu) 地球濱—淺海環境中的低能潮汐流一致。”
基於(yu) MSCam獲取的岩石影像,肖龍教授研究團隊詳細分析了“祝融號”火星車巡視區內(nei) 石塊的表麵構造。由於(yu) 所觀測的岩石都位於(yu) 祝融巡視區內(nei) ,研究團隊將其代表的地質單元命名為(wei) :祝融段。研究團隊在研究中發現段內(nei) 的岩石通常保留有局部呈透鏡狀的交錯層理組構,以多種小型交錯層理為(wei) 主,伴隨少量透鏡狀壓扁層理和小型水道結構的沉積構造(圖2)。
其中,組成交錯層理的層係在兩(liang) 個(ge) 相反的方向疊覆傾(qing) 斜,指示雙向古水流環境。此外,由於(yu) 層係的厚度和粒度在不同方向上具有較大的差異,表明古水流在兩(liang) 個(ge) 方向上存在強度差異。這種雙向水流模式通常由具有周期性流向變化的流體(ti) 作用所形成,在風成環境及河流環境中並不常見,但在地球的濱—淺海環境中很常見。相比於(yu) 地球而言,火星隻有兩(liang) 顆小衛星,使得其表麵具有低能量的潮汐係統,在這種潮汐環境中隻能形成小規模的層理構造。此外,研究中識別的底形和沉積構造具有支持其為(wei) 流水沉積而不是風成沉積的證據。
本研究中對祝融段岩石的觀測結果是迄今為(wei) 止首個(ge) 支持火星北部平原古海洋存在的直接性原位探測證據。“祝融號”著陸點的位置表明,觀察到的沉積構造可能形成於(yu) 北部平原古海洋的海退過程中(圖3)。
該研究在北方荒原組中發現的這些沉積構造,為(wei) 重塑火星的曆史提供了新的啟示。“未來‘祝融號’對該區域的深入探測和采樣返回,將加深我們(men) 對火星宜居性和生命痕跡保存的認識”,肖龍說。
本研究工作的聯合攻關(guan) 團隊來自國內(nei) 外高校的13位合著者,中國地質大學(武漢)肖龍教授和黃俊教授為(wei) 論文的共同第一作者,中國地質大學(武漢)肖龍教授和蒂姆·科斯基教授為(wei) 論文的共同通訊作者。本研究得到了中國國家航天局(CNSA)月球探測與(yu) 航天工程中心領導的中國首次火星探測計劃的支持,科學數據由中國月球與(yu) 深空探測工程地麵應用係統製作,由中國國家航天局提供。該研究成果得到了國家自然科學基金、民用航空航天技術預研項目、科技部專(zhuan) 項基金和國際地質科學聯合會(hui) 岩石圈項目等的聯合支持。
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