中國成功研制高保真火星土壤模擬物，助力探索。

在一支中國地質學家團隊研發出了一種高保真火星土壤模擬物，命名為UPRS-1，能夠精確復制烏托邦平原的風化層。

這項技術進步預計將助力即將開展的探測任務，包括中國的天問三號樣品返回工作。

-UPRS-1-

UPRS-1 模擬了火星土壤的力學、光譜、物理和化學特性，其依據是中國“天問一號”任務期間著陸于烏托邦平原的“祝融”號火星車以及美國宇航局先前發射的“海盜二號”著陸器的數據。

uprs-1樣品圖

UPRS-1 是一種火星土壤模擬物，專為模擬火星烏托邦平原表層風化層而設計。它在主量化學元素、光譜特性、顆粒級配、密度、內聚力和內摩擦角等方面與烏托邦平原的火壤具有高度相似性。

中國科學院地質與地球物理研究所的研究團隊還提出了一個五指標的定量評估方法，用于評估模擬物與真實火星土壤的相似度。

UPRS-1 的研發過程包括以下幾個關鍵步驟：

1. 確定模擬物目標:
2. 選擇烏托邦平原作為模擬對象的區域，并確定需要模擬的主要化學和物理性質。
3. 成分配比:
4. 通過分析烏托邦平原土壤的成分，確定模擬物中各種元素的配比。
5. 物理性質模擬:
6. 調整模擬物的顆粒級配、密度、內聚力和內摩擦角等物理性質，使其與真實火星土壤接近。

1. 光譜特性模擬:
2. 確保模擬物的光譜特性與烏托邦平原火壤的光譜特征相匹配。
3. 相似度評估:
4. 使用五指標定量評估方法，對模擬物與真實火星土壤的相似度進行評估，確保其滿足研究需求。

UPRS-1 的主要特點包括：

• 高相似度:
• 在主量化學元素、光譜特性、顆粒級配、密度、內聚力和內摩擦角等關鍵性質上與烏托邦平原火壤高度相似。
• 定量評估:
• 提出了一個五指標的定量評估方法，用于評估模擬物與真實火星土壤的相似度，使得研究更加科學和可信。
• 潛在的礦物學模型:
• UPRS-1 可以作為烏托邦平原土壤潛在的礦物學模型，有助于研究火星表面的地質和環境特征。

該模擬物填補了一個關鍵的研究空白，因為此前大多數土壤模擬物都側重于火星南部高地，而非北部低地。

烏托邦平原是一片約3300公里寬的巨大盆地，因其過去水活動的證據而被認為具有重要的地質意義。朱榮的儀器發現了石膏和粘土等含水礦物，這表明這里曾經存在較為濕潤的環境。

中國科學院地質與地球物理研究所（IGG）的研究人員在李守定、李娟和林紅雷的帶領下，以山東省的碎玄武巖為基礎，制備了這種模擬物。

隨后，他們對其成分進行了微調，使其性質與火星土壤相似，最終與真實的風化層相似度達到了86.1%。

為了確保真實性，團隊在模擬火星條件下對UPRS-1的機械行為進行了嚴格測試。這些努力旨在為未來任務中彈性著陸器、探測車和其他地面系統的設計提供支持。

UPRS-1 還解決了工程挑戰，例如美國宇航局 2020 年的 InSight 任務所遇到的挑戰，當時土壤穿透困難阻礙了其熱探測器的部署。

除了硬件測試之外，UPRS-1 還可以進行從火星土壤中提取水的研究，這是支持人類在火星生存的一項重要能力。據第一作者刁一鳴介紹，該模擬裝置將有助于完善“天問三號”任務的關鍵技術，該任務計劃于 2028 年發射。

IGG 團隊指出，UPRS-1 還可以用于天體生物學的模擬實驗，特別是評估粘土和硫酸鹽等礦物質如何影響微生物的生存。

此外，他們還提出了一個新框架，用于評估和開發適合其他火星地形的高精度模擬器。