火星表面環(huán)境寒冷干燥，其巖石表層的鹽風(fēng)化現(xiàn)象一直備受科學(xué)界關(guān)注。此前，科學(xué)家們對(duì)火星巖石表層鹽風(fēng)化的具體發(fā)生條件、作用程度以及紋理形成機(jī)制缺乏深入了解。如今，一項(xiàng)基于中國(guó)“祝融號(hào)”火星車(chē)原位觀測(cè)數(shù)據(jù)的研究，為這一領(lǐng)域帶來(lái)了重要突破。

該研究由中國(guó)科學(xué)院國(guó)家空間科學(xué)中心太陽(yáng)活動(dòng)與空間天氣全國(guó)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室劉洋研究員團(tuán)隊(duì)主導(dǎo)，聯(lián)合中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（武漢）、中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)、香港大學(xué)與成都理工大學(xué)等多家科研機(jī)構(gòu)的科研人員共同完成。相關(guān)研究成果近日發(fā)表在學(xué)術(shù)期刊《科學(xué)通報(bào)》上。

鹽風(fēng)化作用是可溶性鹽類(lèi)在巖石中反復(fù)溶解、結(jié)晶，進(jìn)而導(dǎo)致巖石破碎的過(guò)程，火星巖石表層是記錄大氣 - 地表相互作用的關(guān)鍵載體。在本項(xiàng)研究中，科研團(tuán)隊(duì)基于“祝融號(hào)”火星車(chē)沿途的原位觀測(cè)，在巖石表面識(shí)別出多種獨(dú)特的形態(tài)特征，包括近平行的片狀剝落、彼此嵌合的碎裂塊體以及密集分布的凹坑。這些特征與地球上的鹽風(fēng)化產(chǎn)物極為相似。

進(jìn)一步的多光譜數(shù)據(jù)分析顯示，多塊巖石的凸起邊緣及凹坑周?chē)尸F(xiàn)出藍(lán)綠色裸露區(qū)域。這些區(qū)域的氧化程度明顯低于巖石其他部位，推測(cè)可能代表較新鮮或具有抗氧化特性的物質(zhì)。同時(shí)，“祝融號(hào)”獲取的不同地物的短波紅外光譜高度相似，通過(guò)與實(shí)驗(yàn)室光譜對(duì)比分析，并結(jié)合激光誘導(dǎo)擊穿光譜的結(jié)果，科研人員確定火星車(chē)著陸區(qū)存在以含水硫酸鹽為代表的鹽類(lèi)物質(zhì)。

為了解鹽類(lèi)是否具備發(fā)生潮解的條件，研究團(tuán)隊(duì)利用“祝融號(hào)”火星車(chē)的實(shí)測(cè)氣象數(shù)據(jù)和火星氣候數(shù)據(jù)庫(kù)開(kāi)展了模擬分析。模擬結(jié)果表明，在火星的晚春至夏季期間，夜間至黎明前的近地表溫度與相對(duì)濕度會(huì)間歇性接近部分吸濕性鹽類(lèi)的潮解閾值，這為在該時(shí)段形成短時(shí)鹽類(lèi)溶液提供了理論上的可能性。

論文通訊作者劉洋研究員表示，這項(xiàng)研究的觀測(cè)與模擬結(jié)果共同表明，火星塵埃中的鹽分會(huì)在巖石表面沉積和吸附。在適宜的溫濕度條件下，這些鹽分會(huì)發(fā)生潮解形成微量鹵水，在后續(xù)的蒸發(fā)過(guò)程中，鹽分重新結(jié)晶，產(chǎn)生的結(jié)晶壓力會(huì)逐步破壞巖石結(jié)構(gòu)，最終塑造出“祝融號(hào)”所觀測(cè)到的巖石表面紋理。這一發(fā)現(xiàn)為認(rèn)識(shí)現(xiàn)代火星表面 - 大氣相互作用提供了新的觀測(cè)證據(jù)。