中國首次火星探測巡視器“天問(wèn)一號”于 2021 年 5 月 15 日成功著(zhù)陸于火星烏托邦平原南部。烏托邦平原形成于諾亞紀，是火星北半球最大的撞擊盆地，直徑約為 3200km( 圖 1)。

　　圖 1。“ 天問(wèn)一號”著(zhù)陸區及其周?chē)刭|(zhì)圖，“祝融號”(五角星)位于晚西方低地單元(修改自 Tanaka et al。， 2014)。 右下角 MOLA 全球高程圖指示著(zhù)陸區位于烏托邦平原南部，西臨伊西斯平原，東接埃律西昂火山

　　南部、西部和東部邊緣分別與伊西斯平原和埃律西昂火山地區相接，形成了廣闊平原區域。地形數據表明，火星北半球可能存在“古海洋”，烏托邦平原位于推測的古海岸線(xiàn)內，剖析著(zhù)陸區的地形地貌、物質(zhì)成分，對探索其地質(zhì)演化歷史、驗證火星“古海洋”假說(shuō)具有重要意義。

　　中國科學(xué)院國家空間科學(xué)中心空間天氣學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗室劉洋研究員團隊綜合運用多源遙感數據對著(zhù)陸區開(kāi)展研究 ，MOLA 高程和粗糙度數據顯示烏托邦平原地形平坦且缺乏明顯撞擊坑，揭示該盆地內部受到長(cháng)期的改造和后期北方荒原 (Vastitas Borealis Formation，VBF) 物質(zhì)堆積。多種地貌特征指示烏托邦平原曾存在大量的水冰/揮發(fā)分，如圖 2 所示，脊狀地貌和凹錐主要分布于研究區西南部，壁壘撞擊坑、薄餅撞擊坑和被掩埋的鬼坑主要分布在中部，多邊形槽聚集在東北部。此外，薄餅狀濺射物遠端部分嚴重退化，表明這些撞擊坑是在含有大量揮發(fā)分的靶體中形成的。不同地貌特征的分布與其距離烏托邦平原中心的距離，即水/揮發(fā)分的含量有關(guān)。

　　通過(guò)撞擊坑定年技術(shù)，研究區的絕對模式年齡分別為~ 3.45Ga 和~ 3.68Ga。 該研究并未在軌道光譜數據上識別到含水礦物，這可能與光譜數據覆蓋有限、受沙塵覆蓋有關(guān)。綜合本研究和前人成果，圖 3 歸納了著(zhù)陸區的地質(zhì)演化歷史 ：(A) 烏托邦平原形成于諾亞紀 ;(B) 隨后受到沉積和火山物質(zhì)的改造和填充 ;(C) 早西方紀火山物質(zhì)填充于烏托邦平原 ;(D) 中西方紀受構造作用形成皺脊 ;(E) 晚西方紀洪水涌入 ;(F) 洪水消失后的殘余物質(zhì)形成 VBF;(G) 受構造抬升或差異性的壓實(shí)作用形成大型多邊形槽溝 ;(H) 亞馬遜紀來(lái)自埃律西昂火山的熔巖流流入烏托邦平原。“祝融號”巡視器攜帶的光譜儀和探地雷達等多種載荷將開(kāi)展就位探測，為探究著(zhù)陸區的物質(zhì)成分和淺表層結構、驗證“古海洋”假說(shuō)提供關(guān)鍵的數據支持。

　　該研究可以為“祝融號”火星車(chē)的未來(lái)探測規劃和科學(xué)數據解譯提供重要支撐，相關(guān)研究成果發(fā)表在 Icarus(DOI：10.1016/j.icarus.2021.114657) 上。研究工作得到民用航天技術(shù)預先研究項目、國家重點(diǎn)研發(fā)計劃、國家自然科學(xué)基金資助。
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