科学探索|“祝融号”揭秘火星浅表结构：未有液态水直接证据不排除盐冰 “祝融号”揭秘火星浅表结构

距离地球5500万公里到4亿公里的火星可能长期存在水活动？火星地下的地层结构什么样？祝融号、凤凰号、洞察号、好奇号、毅力号和海盗号等人类六台火星车在不同的时间登陆火星，探测这个遥远的星球。
9月26日23时，国际学术期刊《自然》在线发表论文公布了中国“祝融号”火星车的新雷达图像，这是世界上首次在火星乌托邦平原实施的巡视器雷达探测，也是45年来该区域的首份新探测数据，为乌托邦平原的盆地表面结构提供了见解。
1976年，美国海盗2号探测器在乌托邦平原北部登陆并首次实施了着陆探测，但未能探明地下结构。
火星高空轨道雷达虽然可以探测火星全球范围内的浅表结构，但其分辨率较低，特别是对于浅表百米以内几乎没有分辨能力。
2021年，中国首次火星任务中的“天问一号”携带的“祝融号”火星车成功着陆，此后在火星乌托邦平原上穿行。“祝融号”火星车次表层探测雷达能够有效对巡视区地下浅层结构成像，深化我们对乌托邦平原演化、地下水/冰分布等关键科学问题的认识。

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祝融着陆区地质地貌图。（a）祝融号、凤凰号、洞察号、好奇号、毅力号和海盗号着陆点位置及古海岸线位置；（b）祝融号着陆点附近的简化地质图，比例尺为200千米；（c）祝融号着陆点附近的地形地貌图，比例尺为15千米；（d）祝融号行驶路径图，比例尺为100米
中国科学院地质与地球物理研究所发布消息称，该研究基于我国祝融火星车低频雷达数据，通过精细分析和成像，首次获得了着陆区浅表（<80米）结构与物性信息，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和环境、气候变迁提供了重要依据。
中国科学院地质与地球物理研究所研究员陈凌是该论文的通讯作者。她和同事基于祝融号从着陆地点行进约1117米收集到的探地雷达数据，展示了乌托邦平原南部地表图像，揭示出地下多个亚层结构，提示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。
乌托邦平原是火星最大的撞击盆地，曾经可能是一个巨大的古海洋，预示着火星早期可能存在过宜居环境。乌托邦平原被北方荒原组沉积（Vastitas Borealis Formation ， VBF）广泛覆盖，该地层可能代表了洪水相关的外流河道冲积形成的沉积或古海洋蒸发后残留的沉积物质。此外，乌托邦平原拥有众多典型地貌（图1c），如巨型多边形、凹锥、壁垒撞击坑等，都表明火星过去存在过大量的水/冰。然而，目前该区域地下是否仍然存在水/冰尚未可知，这限制了我们对火星水体演化的认识。
到目前为止，人类在地外天体上共开展了四次巡视雷达探测。其中，我国嫦娥三号和嫦娥四号首次实现了对月球正面和背面浅表结构的精细探测。美国毅力号和我国祝融号巡视器于2021年开启了火星雷达巡视探测的新纪元。毅力号的探测区域为杰泽罗撞击坑边缘，受限于雷达主频（150-1200 MHz），其实际最大探测深度仅为15米。与毅力号雷达相比，祝融号高频雷达的频率更高（450-2150 MHz），低频雷达的频率更低（15-95 MHz），这使得高频雷达对约0-5米深度的浅表目标能够看得更“细致” ，低频雷达对地下目标看得更“深入” ，实际最大探测深度达80米。

科学探索|“祝融号”揭秘火星浅表结构：未有液态水直接证据 不排除盐冰

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