“天問(wèn)”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(wèn)一號(hào)探測(cè)器成功著陸于預(yù)選著陸區(qū)，我國(guó)首次火星探測(cè)任務(wù)著陸火星取得圓滿成功。我國(guó)也是目前世界上唯一同時(shí)擁有在役月球車、火星車的國(guó)家。

我國(guó)首次火星探測(cè)任務(wù)天問(wèn)一號(hào)探測(cè)器（含“祝融號(hào)”火星車、進(jìn)入艙、環(huán)繞器等）及其發(fā)射使用的長(zhǎng)征五號(hào)運(yùn)載火箭由中國(guó)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(wèn)一號(hào)探測(cè)器“著巡合影”

在天問(wèn)一號(hào)探測(cè)器即將迎來(lái)著陸火星一周年之際，我國(guó)科研團(tuán)隊(duì)發(fā)布基于“祝融號(hào)”探測(cè)數(shù)據(jù)的最新研究成果：“祝融號(hào)”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(lái)載人火星探測(cè)的原位資源利用。

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

利用“祝融號(hào)”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(guó)家空間科學(xué)中心空間天氣學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的研究團(tuán)隊(duì)在“祝融號(hào)”火星車著陸區(qū)發(fā)現(xiàn)了巖化的板狀硬殼層，且通過(guò)分析發(fā)現(xiàn)其富含含水硫酸鹽等礦物，標(biāo)志著“祝融號(hào)”實(shí)現(xiàn)了國(guó)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(cè)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(cè)目標(biāo)巖石的位置。（D）光譜測(cè)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(hào)”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(dòng)的范圍和程度極其有限。“祝融號(hào)”在地質(zhì)年代較為年輕的著陸區(qū)發(fā)現(xiàn)水活動(dòng)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(duì)理解火星的氣候環(huán)境演化歷史具有重要意義。

“祝融號(hào)”著陸區(qū)富含硫酸鹽的巖化硬殼形成過(guò)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(guò)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(dòng)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(wèn)一號(hào)探測(cè)器環(huán)繞器在軌運(yùn)行651天，距離地球2.4億千米，“祝融號(hào)”火星車在火星表面工作347個(gè)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(wèn)一號(hào)探測(cè)器環(huán)繞器攜帶的7臺(tái)載荷全部開(kāi)機(jī)，持續(xù)開(kāi)展火星全球遙感探測(cè)。

2022年4月17日，由天問(wèn)一號(hào)探測(cè)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(wèn)一號(hào)探測(cè)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(hào)”火星車于2021年8月15日完成了既定90個(gè)火星日的巡視探測(cè)任務(wù)后，繼續(xù)開(kāi)展拓展巡視探測(cè)任務(wù)。

“祝融號(hào)”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(hào)”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(yáng)光照高度角下降、光照時(shí)長(zhǎng)縮短。根據(jù)測(cè)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(yáng)翼電池陣的發(fā)電能力。近期，工程團(tuán)隊(duì)采取轉(zhuǎn)動(dòng)太陽(yáng)翼調(diào)整光照角度、減少每天工作項(xiàng)目和時(shí)長(zhǎng)，實(shí)現(xiàn)能源平衡。

火星的自轉(zhuǎn)周期與地球接近，一個(gè)火星日僅比地球長(zhǎng)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(gè)火星年相當(dāng)于1.9個(gè)地球年，這意味著火星每個(gè)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(hào)”剛著陸時(shí)，火星運(yùn)行至遠(yuǎn)日點(diǎn)附近時(shí)，太陽(yáng)直射點(diǎn)在北半球，那時(shí)“祝融號(hào)”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(yáng)直射點(diǎn)在南半球，“祝融號(hào)”所在的北半球正在進(jìn)入冬季、南半球進(jìn)入夏季。

未來(lái)兩個(gè)月，太陽(yáng)直射點(diǎn)還將繼續(xù)向火星南部移動(dòng)，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(guò)火星寒冬、沙塵暴等極端天氣，“祝融號(hào)”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(huì)自動(dòng)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。