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“天问”着陆一周年！“祝融”发现火星“水”？还和载人探火有点关系

来源：科普中国

2021年5月15日，天问一号探测器成功着陆于预选着陆区，我国首次火星探测任务着陆火星取得圆满成功。我国也是目前世界上唯一同时拥有在役月球车、火星车的国家。

我国首次火星探测任务天问一号探测器（含“祝融号”火星车、进入舱、环绕器等）及其发射使用的长征五号运载火箭由中国航天科技集团有限公司研制，工程其他分系统也有航天科技集团所属相关单位参与。

天问一号探测器“着巡合影”

在天问一号探测器即将迎来着陆火星一周年之际，我国科研团队发布基于“祝融号”探测数据的最新研究成果：“祝融号”着陆区（以及火星北部平原的广泛区域）可能含有大量以含水矿物形式存在的可利用水，可供未来载人火星探测的原位资源利用。

（A）“祝融号”着陆点地貌图；（B）“祝融号”巡视路线图（Liu et al., 2022, Science Advances）

利用“祝融号”火星车获取的短波红外光谱和导航与地形相机数据，中科院国家空间科学中心空间天气学国家重点实验室的研究团队在“祝融号”火星车着陆区发现了岩化的板状硬壳层，且通过分析发现其富含含水硫酸盐等矿物，标志着“祝融号”实现了国际上首次利用巡视器上的短波红外光谱仪在火星原位探测到含水矿物。

导航相机全景图（A）sol 32、（B）sol 43和（C）sol 45。白色箭头指示短波红外光谱观测目标岩石的位置。（D）光谱测量岩石的放大图像。（E）短波红外光谱与实验室光谱的比较。上图显示平滑的短波红外光谱（粗实线）叠加在原始光谱（细实线）（Liu et al., 2022, Science Advances）

“祝融号”火星车着陆区位于经历了重塑事件的年轻亚马逊纪地层上，已有的研究认为火星在亚马逊纪时期气候寒冷干燥，液态水活动的范围和程度极其有限。“祝融号”在地质年代较为年轻的着陆区发现水活动的迹象表明，亚马逊纪时期的火星水圈可能比以往认为的更加活跃。这一发现对理解火星的气候环境演化历史具有重要意义。

“祝融号”着陆区富含硫酸盐的岩化硬壳形成过程示意图。第1阶段：蒸发发生在地下水位附近和毛细边缘地带，盐胶结物在该区域沉淀析出。沉积期前风化层通过胶结和岩化作用形成了一层薄薄的硬壳层。第2阶段：地下水位波动增厚硬壳层。第3阶段：松散沉积物被侵蚀暴露出抗侵蚀的硬壳层。（Liu et al., 2022, Science Advances）截至2022年5月5日，天问一号探测器环绕器在轨运行651天，距离地球2.4亿千米，“祝融号”火星车在火星表面工作347个火星日，累计行驶1921米，两器累计获取约940GB原始科学数据，运行正常。

环火期间，天问一号探测器环绕器携带的7台载荷全部开机，持续开展火星全球遥感探测。

2022年4月17日，由天问一号探测器环绕器高分辨率相机拍摄的分辨率约0.8米/像素的火星特里奥莱环形坑(Triolet)影像，显示了坑壁上“季节性斜坡纹”

2022年4月1日，由天问一号探测器环绕器中分辨率相机拍摄的火星水手谷局部地貌影像，分辨率约为65米/像素

“祝融号”火星车于2021年8月15日完成了既定90个火星日的巡视探测任务后，继续开展拓展巡视探测任务。

“祝融号”火星车导航地形相机于2022年4月10日（着陆后第323火星日）拍摄的火星表面撞击坑附近分布的石块影像

当前，“祝融号”火星车所在区域已进入冬季，与我们地球相似，进入冬季后，北半球区域太阳光照高度角下降、光照时长缩短。根据测量，火星车当地正午最高温度已降至-20℃，夜间环境温度低至-100℃以下。此外由于存在沙尘天气，致使光照强度进一步减弱，影响火星车太阳翼电池阵的发电能力。近期，工程团队采取转动太阳翼调整光照角度、减少每天工作项目和时长，实现能源平衡。

火星的自转周期与地球接近，一个火星日仅比地球长约40分钟，火星的自转轴倾角为25.19°，与地球也非常接近，因此火星也和地球一样存在昼夜交替和四季变化。而火星的公转周期约是687天，即1个火星年相当于1.9个地球年，这意味着火星每个季节的平均持续时间约是地球上的2倍。

去年“祝融号”刚着陆时，火星运行至远日点附近时，太阳直射点在北半球，那时“祝融号”所在的北半球刚进入夏季、南半球进入冬季。现在，着陆火星近1年，火星运行在近日点附近，太阳直射点在南半球，“祝融号”所在的北半球正在进入冬季、南半球进入夏季。

未来两个月，太阳直射点还将继续向火星南部移动，大约在7月中下旬到达南回归线附近，届时火星北半球将进入一年中最冷的时节。为了安全度过火星寒冬、沙尘暴等极端天气，“祝融号”火星车设计了自主休眠等工作模式，在能源降低到一定程度后会自动进入休眠模式，等到环境条件逐渐转好后，再恢复正常工作模式。

关键词： 红外光谱 太阳直射点 火星探测

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