科研動(dòng)態(tài) | 空間中心科研人員等基于祝融號(hào)觀測(cè)數(shù)據(jù)揭示火星短時(shí)鹵水驅(qū)動(dòng)的鹽風(fēng)化現(xiàn)象

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火星巖石表層是記錄大氣-地表相互作用的關(guān)鍵載體，但對(duì)其表面紋理的形成機(jī)制仍缺乏充分認(rèn)識(shí)。鹽風(fēng)化作用是可溶性鹽類在巖石中反復(fù)溶解、結(jié)晶并導(dǎo)致巖石破碎的過(guò)程，然而在當(dāng)前火星寒冷干旱的環(huán)境下，其具體發(fā)生條件及作用程度仍待研究。

近日，中國(guó)科學(xué)院國(guó)家空間科學(xué)中心太陽(yáng)活動(dòng)與空間天氣全國(guó)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室劉洋研究員團(tuán)隊(duì)聯(lián)合中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（武漢）、中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)、香港大學(xué)與成都理工大學(xué)科研人員，基于我國(guó)祝融號(hào)火星車的原位觀測(cè)數(shù)據(jù)展開系統(tǒng)研究。研究團(tuán)隊(duì)在沿途的巖石表面識(shí)別出近平行的片狀剝落、彼此嵌合的碎裂塊體以及密集分布的凹坑，這些形態(tài)特征與地球上的鹽風(fēng)化產(chǎn)物相似（圖1）。

圖1 祝融號(hào)拍攝石塊（前兩列）與其他火星車和地球石塊紋理對(duì)比（第三列）。

多光譜數(shù)據(jù)顯示多塊巖石在凸起邊緣及凹坑周圍呈現(xiàn)藍(lán)綠色裸露區(qū)域，這些區(qū)域的氧化程度明顯低于巖石其他部位，可能代表較新鮮或抗氧化的物質(zhì)。祝融號(hào)獲取的不同地物的短波紅外光譜高度相似，通過(guò)與實(shí)驗(yàn)室光譜對(duì)比分析（圖2），并結(jié)合激光誘導(dǎo)擊穿光譜的結(jié)果，指示著陸區(qū)存在以含水硫酸鹽為代表的鹽類物質(zhì)。

圖2 祝融號(hào)就位（a-b）多光譜數(shù)據(jù)與（c-e）短波紅外光譜分析。

為評(píng)估鹽類是否具備發(fā)生潮解條件，研究團(tuán)隊(duì)利用祝融號(hào)火星車的實(shí)測(cè)氣象數(shù)據(jù)和火星氣候數(shù)據(jù)庫(kù)開展了模擬分析。模擬結(jié)果顯示，在晚春至夏季期間，夜間至黎明前的近地表溫度與相對(duì)濕度間歇性接近部分吸濕性鹽類的潮解閾值，為這些時(shí)段內(nèi)形成短時(shí)鹽類溶液提供了理論可能。基于上述觀測(cè)與模擬，研究團(tuán)隊(duì)提出火星塵埃中的鹽分在巖石表面沉積和吸附，并在適宜的溫濕度條件下發(fā)生潮解形成微量鹵水，在后續(xù)蒸發(fā)過(guò)程中鹽分重新結(jié)晶，產(chǎn)生的結(jié)晶壓力會(huì)逐步破壞巖石結(jié)構(gòu)，最終塑造了祝融號(hào)觀測(cè)到的巖石表面紋理（圖3）。

圖3 祝融號(hào)石塊紋理形成機(jī)制示意圖

該研究表明，即使在現(xiàn)代火星極端寒冷干燥的環(huán)境條件下，近地表仍可能存在由鹽類吸濕、結(jié)晶及其相關(guān)過(guò)程驅(qū)動(dòng)的短時(shí)且微弱的表面改造過(guò)程，這為認(rèn)識(shí)現(xiàn)代火星表面-大氣相互作用提供了新的觀測(cè)證據(jù)。上述研究成果發(fā)表在Science Bulletin期刊上，論文第一作者為中國(guó)科學(xué)院國(guó)家空間科學(xué)中心吳興副研究員，通訊作者為劉洋研究員。該工作受到國(guó)家自然科學(xué)基金以及天問三號(hào)任務(wù)火星著陸點(diǎn)遴選關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)項(xiàng)目的支持。

論文鏈接：

Wu, X., Zhou, X., Zhao, J., Liu, Y.*, Pan, L., Liu, J., Zhao, Y., Qin, X., Zhang, J., Wu, Y., Zhao, Z., Zou, Y., & Wang, C. (2026). Zhurong rover reveals salt weathering-driven surface modification by transient brine activity on Mars. Science Bulletin. https://doi.org/10.1016/j.scib.2026.03.028.

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