中國首次火星探測(cè)巡視器“天問一號(hào)”于 2021 年 5 月 15 日成功著陸于火星烏托邦平原南部。烏托邦平原形成于諾亞紀(jì)，是火星北半球最大的撞擊盆地，直徑約為 3200km( 圖 1)。

　　圖 1。“ 天問一號(hào)”著陸區(qū)及其周圍地質(zhì)圖，“祝融號(hào)”(五角星)位于晚西方低地單元(修改自 Tanaka et al。， 2014)。 右下角 MOLA 全球高程圖指示著陸區(qū)位于烏托邦平原南部，西臨伊西斯平原，東接埃律西昂火山

　　南部、西部和東部邊緣分別與伊西斯平原和埃律西昂火山地區(qū)相接，形成了廣闊平原區(qū)域。地形數(shù)據(jù)表明，火星北半球可能存在“古海洋”，烏托邦平原位于推測(cè)的古海岸線內(nèi)，剖析著陸區(qū)的地形地貌、物質(zhì)成分，對(duì)探索其地質(zhì)演化歷史、驗(yàn)證火星“古海洋”假說具有重要意義。

　　中國科學(xué)院國家空間科學(xué)中心空間天氣學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室劉洋研究員團(tuán)隊(duì)綜合運(yùn)用多源遙感數(shù)據(jù)對(duì)著陸區(qū)開展研究 ，MOLA 高程和粗糙度數(shù)據(jù)顯示烏托邦平原地形平坦且缺乏明顯撞擊坑，揭示該盆地內(nèi)部受到長期的改造和后期北方荒原 (Vastitas Borealis Formation，VBF) 物質(zhì)堆積。多種地貌特征指示烏托邦平原曾存在大量的水冰/揮發(fā)分，如圖 2 所示，脊?fàn)畹孛埠桶煎F主要分布于研究區(qū)西南部，壁壘撞擊坑、薄餅撞擊坑和被掩埋的鬼坑主要分布在中部，多邊形槽聚集在東北部。此外，薄餅狀濺射物遠(yuǎn)端部分嚴(yán)重退化，表明這些撞擊坑是在含有大量揮發(fā)分的靶體中形成的。不同地貌特征的分布與其距離烏托邦平原中心的距離，即水/揮發(fā)分的含量有關(guān)。

　　通過撞擊坑定年技術(shù)，研究區(qū)的絕對(duì)模式年齡分別為~ 3.45Ga 和~ 3.68Ga。 該研究并未在軌道光譜數(shù)據(jù)上識(shí)別到含水礦物，這可能與光譜數(shù)據(jù)覆蓋有限、受沙塵覆蓋有關(guān)。綜合本研究和前人成果，圖 3 歸納了著陸區(qū)的地質(zhì)演化歷史 ：(A) 烏托邦平原形成于諾亞紀(jì) ;(B) 隨后受到沉積和火山物質(zhì)的改造和填充 ;(C) 早西方紀(jì)火山物質(zhì)填充于烏托邦平原 ;(D) 中西方紀(jì)受構(gòu)造作用形成皺脊 ;(E) 晚西方紀(jì)洪水涌入 ;(F) 洪水消失后的殘余物質(zhì)形成 VBF;(G) 受構(gòu)造抬升或差異性的壓實(shí)作用形成大型多邊形槽溝 ;(H) 亞馬遜紀(jì)來自埃律西昂火山的熔巖流流入烏托邦平原。“祝融號(hào)”巡視器攜帶的光譜儀和探地雷達(dá)等多種載荷將開展就位探測(cè)，為探究著陸區(qū)的物質(zhì)成分和淺表層結(jié)構(gòu)、驗(yàn)證“古海洋”假說提供關(guān)鍵的數(shù)據(jù)支持。

　　該研究可以為“祝融號(hào)”火星車的未來探測(cè)規(guī)劃和科學(xué)數(shù)據(jù)解譯提供重要支撐，相關(guān)研究成果發(fā)表在 Icarus(DOI：10.1016/j.icarus.2021.114657) 上。研究工作得到民用航天技術(shù)預(yù)先研究項(xiàng)目、國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、國家自然科學(xué)基金資助。
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