澳科大學者首次展示了火星探測任務「天問一號」著陸區的土壤精細結構

徐懿副教授

澳門科技大學月球與行星科學國家重點實驗室徐懿副教授等人作為「天問一號」科學家團隊成員，基於祝融號火星車載次表層雷達的高頻數據，首次展示了行進路線前1200米地下土壤精細結構。通過雷達圖的比較，發現了火星和無大氣天體如月球表面截然不同的土壤風化特徵。相關研究論文《天問一號探地雷達揭示著陸點火星土壤結構》發表於最新一期的地學著名期刊Geology雜誌，被期刊選為亮點論文進行推薦（https://www.geosociety.org/GSA/News/pr/2023/23-09.aspx）。

「祝融號」火星車前六個月得行進路線

2021年5月，我國首次火星探測任務「天問一號」攜帶的「祝融號」火星車成功著陸於烏托邦平原，成為第二個成功著陸火星的國家。搭載在「祝融號」火星巡視器上的次表層穿透雷達RoSPR用於探測火星地下結構和物性。RoSPR是一個雙頻段全極化探測雷達（高頻通道0.45–2.15 GHz，低頻通道15–95 MHz），垂直分辨率最高可達厘米級。火星大部分表面都被風化層（土壤）所覆蓋，風化層主要由長期的表面地質作用形成，例如撞擊、風蝕、水蝕和冰川改造等。雷達觀測到的土壤結構和特性可用於研究火星過去的表面地質過程，探測地表或近地表是否存在水冰等焦點問題。與古老的月球次表層結構對比發現，天問一號著陸區風化層物質高度異質化且地質過程複雜，存在類似於部分或完整的撞擊坑壁和近地表的撞擊透鏡體，鮮有淺層月壤中出現的微型濺射毯。上述結構形成的主要原因是稀薄的火星大氣過濾了很多微型撞擊事件。另一方面，由於風蝕等地質作用使得火星表面的小型撞擊坑形成後很快被掩埋，延緩了被埋藏小坑的退化，加快了火星小坑表面的消失速率。此外，火星淺表層物質高介電損耗率表明著陸區風化層的物質並非以水冰為主。

雷達圖像展示地下結構

探地雷達（Ground Penetrating Radar, GPR）作為一種能有效探測行星地下結構的科學載荷，已經在我國深空探測中得到了成功應用。研究團隊過去基於嫦娥三號和四號探地雷達數據深入研究了月球正背面分層結構，發現了多期岩漿填充和大型撞擊濺射物等地質事件。論文通訊作者徐懿副教授代表論文所有參與者感謝國家航天局提供的科學數據和澳門科學技術發展基金 (FDCT) 提供的經費資助（項目號：0089/2018/A3 和0049/2020/A1）。

論文信息：Ruonan Chen, Ling Zhang, Yi Xu, Renrui Liu, Roberto Bugiolacchi, Xiaoping Zhang, Lu Chen, Zhaofa Zeng, Cai Liu; Martian soil as revealed by ground-penetrating radar at the Tianwen-1 landing site.Geology 2023; doi: https://doi.org/10.1130/G50632.1