中國地質(zhì)大學(xué) (武漢) 地球科學(xué)學(xué)院肖龍教授領(lǐng)導(dǎo)的國際研究團(tuán)隊，通過綜合分析“祝融號”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)：祝融號火星車的觀測》為題，在綜合性期刊《國家科學(xué)論評》發(fā)表。

【資料圖】

△圖片來源：視覺中國

全景圖像記錄證據(jù)

目前，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)境或許大不相同。

過去的研究已證明，早期火星曾存在大量液態(tài)水，并通過地貌分析和數(shù)值模擬提出過古海洋假說，認(rèn)為古海洋區(qū)域形成了一個特殊的海洋沉積地質(zhì)單元，被稱為北方荒原組，但缺少原位探測數(shù)據(jù)支持。

△“祝融號”行駛路線圖和巡視區(qū)地形

因此，火星北部平原是否存在過海洋一直是爭議的焦點。

2021年，我國天問一號火星任務(wù)搭載的“祝融號”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。這為查證是否存在古海洋沉積提供了機(jī)會。

著陸以來，“祝融號”一直在向南駛向潛在的海岸線區(qū)域，并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，使用不同成像和分析系統(tǒng)對露頭和地表巖石進(jìn)行詳細(xì)的就位觀測。其中，導(dǎo)航和地形相機(jī)已獲得106組全景圖像，詳細(xì)記錄了“祝融號”行進(jìn)路線附近許多巖石的表面形態(tài)與構(gòu)造特征。

“我們查看火星車車載相機(jī)傳回的照片，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，這些層理知識指示的雙向水流特點，與地球濱—淺海環(huán)境中的低能潮汐流一致。”肖龍介紹。

重塑火星歷史新啟示

基于多光譜相機(jī)獲取的巖石影像，肖龍研究團(tuán)隊詳細(xì)分析了“祝融號”火星車巡視區(qū)內(nèi)石塊的表面構(gòu)造。

△“祝融號”觀測的巖石和沉積層理素描圖，巖石編號Sol50-08

因所觀測的巖石均位于祝融巡視區(qū)內(nèi)，研究團(tuán)隊將其代表的地質(zhì)單元命名為：祝融段。

研究團(tuán)隊發(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層理組構(gòu)，以多種小型交錯層理為主，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，組成交錯層理的層系在兩個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，研究中識別的底形和沉積構(gòu)造具有支持其為流水沉積而非風(fēng)成沉積的證據(jù)。

△西方紀(jì)亞尼羅海洋演化模式圖

據(jù)悉，上述研究對祝融段巖石的觀測結(jié)果，是迄今為止首個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”著陸點位置表明，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’對該區(qū)域的深入探測和采樣返回，將加深我們對火星宜居性和生命痕跡保存的認(rèn)識。”肖龍說。

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