“天問”著陸一周年！“祝融”發(fā)現(xiàn)火星“水”？還和載人探火有點(diǎn)關(guān)系

2021年5月15日，天問一號探測器成功著陸于預(yù)選著陸區(qū)，我國首次火星探測任務(wù)著陸火星取得圓滿成功。我國也是目前世界上唯一同時(shí)擁有在役月球車、火星車的國家。

我國首次火星探測任務(wù)天問一號探測器（含“祝融號”火星車、進(jìn)入艙、環(huán)繞器等）及其發(fā)射使用的長征五號運(yùn)載火箭由中國航天科技集團(tuán)有限公司研制，工程其他分系統(tǒng)也有航天科技集團(tuán)所屬相關(guān)單位參與。

天問一號探測器“著巡合影”

在天問一號探測器即將迎來著陸火星一周年之際，我國科研團(tuán)隊(duì)發(fā)布基于“祝融號”探測數(shù)據(jù)的最新研究成果：“祝融號”著陸區(qū)（以及火星北部平原的廣泛區(qū)域）可能含有大量以含水礦物形式存在的可利用水，可供未來載人火星探測的原位資源利用。

（A）“祝融號”著陸點(diǎn)地貌圖；（B）“祝融號”巡視路線圖（Liu et al., 2022, Science Advances）

利用“祝融號”火星車獲取的短波紅外光譜和導(dǎo)航與地形相機(jī)數(shù)據(jù)，中科院國家空間科學(xué)中心空間天氣學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的研究團(tuán)隊(duì)在“祝融號”火星車著陸區(qū)發(fā)現(xiàn)了巖化的板狀硬殼層，且通過分析發(fā)現(xiàn)其富含含水硫酸鹽等礦物，標(biāo)志著“祝融號”實(shí)現(xiàn)了國際上首次利用巡視器上的短波紅外光譜儀在火星原位探測到含水礦物。

導(dǎo)航相機(jī)全景圖（A）sol 32、（B）sol 43和（C）sol 45。白色箭頭指示短波紅外光譜觀測目標(biāo)巖石的位置。（D）光譜測量巖石的放大圖像。（E）短波紅外光譜與實(shí)驗(yàn)室光譜的比較。上圖顯示平滑的短波紅外光譜（粗實(shí)線）疊加在原始光譜（細(xì)實(shí)線）（Liu et al., 2022, Science Advances）

“祝融號”火星車著陸區(qū)位于經(jīng)歷了重塑事件的年輕亞馬遜紀(jì)地層上，已有的研究認(rèn)為火星在亞馬遜紀(jì)時(shí)期氣候寒冷干燥，液態(tài)水活動的范圍和程度極其有限?！白Ｈ谔枴痹诘刭|(zhì)年代較為年輕的著陸區(qū)發(fā)現(xiàn)水活動的跡象表明，亞馬遜紀(jì)時(shí)期的火星水圈可能比以往認(rèn)為的更加活躍。這一發(fā)現(xiàn)對理解火星的氣候環(huán)境演化歷史具有重要意義。

“祝融號”著陸區(qū)富含硫酸鹽的巖化硬殼形成過程示意圖。第1階段：蒸發(fā)發(fā)生在地下水位附近和毛細(xì)邊緣地帶，鹽膠結(jié)物在該區(qū)域沉淀析出。沉積期前風(fēng)化層通過膠結(jié)和巖化作用形成了一層薄薄的硬殼層。第2階段：地下水位波動增厚硬殼層。第3階段：松散沉積物被侵蝕暴露出抗侵蝕的硬殼層。（Liu et al., 2022, Science Advances）截至2022年5月5日，天問一號探測器環(huán)繞器在軌運(yùn)行651天，距離地球2.4億千米，“祝融號”火星車在火星表面工作347個火星日，累計(jì)行駛1921米，兩器累計(jì)獲取約940GB原始科學(xué)數(shù)據(jù)，運(yùn)行正常。

環(huán)火期間，天問一號探測器環(huán)繞器攜帶的7臺載荷全部開機(jī)，持續(xù)開展火星全球遙感探測。

2022年4月17日，由天問一號探測器環(huán)繞器高分辨率相機(jī)拍攝的分辨率約0.8米/像素的火星特里奧萊環(huán)形坑(Triolet)影像，顯示了坑壁上“季節(jié)性斜坡紋”

2022年4月1日，由天問一號探測器環(huán)繞器中分辨率相機(jī)拍攝的火星水手谷局部地貌影像，分辨率約為65米/像素

“祝融號”火星車于2021年8月15日完成了既定90個火星日的巡視探測任務(wù)后，繼續(xù)開展拓展巡視探測任務(wù)。

“祝融號”火星車導(dǎo)航地形相機(jī)于2022年4月10日（著陸后第323火星日）拍攝的火星表面撞擊坑附近分布的石塊影像

當(dāng)前，“祝融號”火星車所在區(qū)域已進(jìn)入冬季，與我們地球相似，進(jìn)入冬季后，北半球區(qū)域太陽光照高度角下降、光照時(shí)長縮短。根據(jù)測量，火星車當(dāng)?shù)卣缱罡邷囟纫呀抵?20℃，夜間環(huán)境溫度低至-100℃以下。此外由于存在沙塵天氣，致使光照強(qiáng)度進(jìn)一步減弱，影響火星車太陽翼電池陣的發(fā)電能力。近期，工程團(tuán)隊(duì)采取轉(zhuǎn)動太陽翼調(diào)整光照角度、減少每天工作項(xiàng)目和時(shí)長，實(shí)現(xiàn)能源平衡。

火星的自轉(zhuǎn)周期與地球接近，一個火星日僅比地球長約40分鐘，火星的自轉(zhuǎn)軸傾角為25.19°，與地球也非常接近，因此火星也和地球一樣存在晝夜交替和四季變化。而火星的公轉(zhuǎn)周期約是687天，即1個火星年相當(dāng)于1.9個地球年，這意味著火星每個季節(jié)的平均持續(xù)時(shí)間約是地球上的2倍。

去年“祝融號”剛著陸時(shí)，火星運(yùn)行至遠(yuǎn)日點(diǎn)附近時(shí)，太陽直射點(diǎn)在北半球，那時(shí)“祝融號”所在的北半球剛進(jìn)入夏季、南半球進(jìn)入冬季?，F(xiàn)在，著陸火星近1年，火星運(yùn)行在近日點(diǎn)附近，太陽直射點(diǎn)在南半球，“祝融號”所在的北半球正在進(jìn)入冬季、南半球進(jìn)入夏季。

未來兩個月，太陽直射點(diǎn)還將繼續(xù)向火星南部移動，大約在7月中下旬到達(dá)南回歸線附近，屆時(shí)火星北半球?qū)⑦M(jìn)入一年中最冷的時(shí)節(jié)。為了安全度過火星寒冬、沙塵暴等極端天氣，“祝融號”火星車設(shè)計(jì)了自主休眠等工作模式，在能源降低到一定程度后會自動進(jìn)入休眠模式，等到環(huán)境條件逐漸轉(zhuǎn)好后，再恢復(fù)正常工作模式。