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( 二 ) “祝融号”揭秘火星浅表结构

中国科学院地质与地球物理研究所行星与月球内部结构研究团队，联合国家空间科学中心和北京大学等科研人员，对祝融火星车前113个火星日采集的长度约1171米的低频雷达数据展开了深入分析，获得了80米之上的高精度结构分层图像和地层物性信息。

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低频雷达数据成像结果及解译。（a）低频雷达剖面；（b）岩性地层；（c）平均介电常数随深度的变化。白色实线为地层分界，虚线为层间反射模式变化的大致分界
根据反射模式特征和估计的介电常数，可以将地下结构分为四层。第一层厚度小于10米，平均介电常数在3-4之间。第二层的深度约为10-30米，该层中反射能量随深度逐渐增强，但未出现清晰连续的反射界面，平均介电常数为4-6 。数值模拟表明，这些反射特征代表该层含有较多石块，其粒径随深度逐渐增大。第三层的深度约为30-80米，与第二层类似，该层同样具有反射随深度由弱增强的模式变化特征，但反射相对更强、平均介电常数更高（6-7），这表明第三层中的石块粒径更大（可达米级）且分布更为杂乱。此外，未观测到清晰的第三层底界面，这或是因为该层底部不存在介电常数对比明显的介质物性变化，或是雷达反射能量在约80米的深度已经非常微弱，达到探测极限。
将雷达图像与着陆区地质、地貌和撞击坑挖掘深度及年龄约束相结合，获得如下认识：
（1）深度小于10米的最上层为火壤层。
（2）深度在10-30米的第二层沉积序列，可能是着陆区中晚亚马逊纪火表改造事件的结果。短时洪水、长期风化或重复陨石撞击作用可能形成了这一层中向上变细的沉积层序。
（3）深度范围在30-80米的第三层沉积序列，可能反映着陆区更古老、更大规模的火表改造事件。基于撞击坑定年结果，估计这次改造事件可能发生在35-32亿年前的晚西方纪到早亚马逊纪，可能与乌托邦平原南部的大型洪水活动有关。
除了分层特征之外，雷达剖面的另一个重要结构特征是各层之间的平滑过渡。这表明，在祝融着陆区下方80米深度范围内，来自埃律西昂火山喷发或某些晚期火山作用产生的原始玄武岩层可能缺失或太薄，以至无法在随后的火表改造事件中保留下来。
祝融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/冰。如果存在富水层，雷达信号会被强烈衰减，降低探测深度。低频雷达成像结果显示， 0-80米深度范围内信号强度稳定，不存在富水层。此外，本研究反演约束的介质介电常数较低（不超过9），不同于含水物质通常具有的高介电常数（大于15），因此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着陆区浅表100米之上稳定存在。但由于硫酸盐或碳酸盐盐冰的介电常数（2.5-8）与岩性材料相当，目前无法排除浅层存在盐冰的可能性。

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乌托邦平原南部火表改造模型图。（a）晚西方纪至早亚马逊纪发生了大型洪水事件，随着洪水消退，形成了向上变细的砾岩沉积序列，比例尺为20米；（b）亚马逊纪短时洪水、长期风化或重复撞击作用改造了火表，形成了由小石块堆叠构成的向上变细的沉积层序；（c）近代火星高倾角自转导致液态水流失到高纬地区，形成现今干燥的火壤层，火表以风成沉积和侵蚀过程为主

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( 二 )

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