澳科大学者首次展示了火星探测任务“天问一号”着陆区的土壤精细结构

徐懿副教授

澳门科技大学月球与行星科学国家重点实验室徐懿副教授等人作为「天问一号」科学家团队成员，基于祝融号火星车载次表层雷达的高频数据，首次展示了行进路线前1200米地下土壤精细结构。通过雷达图的比较，发现了火星和无大气天体如月球表面截然不同的土壤风化特征。相关研究论文《天问一号探地雷达揭示着陆点火星土壤结构》发表于最新一期的地学著名期刊Geology杂志，被期刊选为亮点论文进行推荐（https://www.geosociety.org/GSA/News/pr/2023/23-09.aspx）。

「祝融号」火星车前六个月得行进路线

2021年5月，我国首次火星探测任务「天问一号」携带的「祝融号」火星车成功着陆于乌托邦平原，成为第二个成功着陆火星的国家。搭载在「祝融号」火星巡视器上的次表层穿透雷达RoSPR用于探测火星地下结构和物性。RoSPR是一个双频段全极化探测雷达（高频通道0.45–2.15 GHz，低频通道15–95 MHz），垂直分辨率最高可达厘米级。火星大部分表面都被风化层（土壤）所覆盖，风化层主要由长期的表面地质作用形成，例如撞击、风蚀、水蚀和冰川改造等。雷达观测到的土壤结构和特性可用于研究火星过去的表面地质过程，探测地表或近地表是否存在水冰等焦点问题。与古老的月球次表层结构对比发现，天问一号着陆区风化层物质高度异质化且地质过程复杂，存在类似于部分或完整的撞击坑壁和近地表的撞击透镜体，鲜有浅层月壤中出现的微型溅射毯。上述结构形成的主要原因是稀薄的火星大气过滤了很多微型撞击事件。另一方面，由于风蚀等地质作用使得火星表面的小型撞击坑形成后很快被掩埋，延缓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，火星浅表层物质高介电损耗率表明着陆区风化层的物质并非以水冰为主。

雷达图像展示地下结构

探地雷达（Ground Penetrating Radar, GPR）作为一种能有效探测行星地下结构的科学载荷，已经在我国深空探测中得到了成功应用。研究团队过去基于嫦娥三号和四号探地雷达数据深入研究了月球正背面分层结构，发现了多期岩浆填充和大型撞击溅射物等地质事件。论文通讯作者徐懿副教授代表论文所有参与者感谢国家航天局提供的科学数据和澳门科学技术发展基金 (FDCT) 提供的经费资助（项目号：0089/2018/A3 和0049/2020/A1）。

论文信息：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