火星巖石表層的紋理特征一直是科學家探索大氣與地表相互作用的重要線索,但關于其形成機制的研究尚不充分。鹽風化作用——即鹽類在巖石中反復溶解與結晶導致破碎的過程——被認為是潛在的影響因素之一,但在火星當前寒冷干旱的環境下,這一過程的具體條件與作用程度仍需進一步驗證。
由中國科學院國家空間科學中心牽頭,聯合中國地質大學(武漢)、中國科學技術大學、香港大學及成都理工大學的科研團隊,基于“祝融號”火星車的原位觀測數據,對火星巖石表面紋理的形成機制展開了系統研究。研究團隊在“祝融號”行駛路徑沿途的巖石表面發現了多種特征:近平行的片狀剝落、緊密嵌合的碎裂塊體以及密集分布的凹坑。這些形態與地球上的鹽風化產物高度相似,為火星鹽風化作用的存在提供了初步證據。
進一步的光譜分析揭示了更多細節。多光譜數據顯示,巖石凸起邊緣及凹坑周圍存在藍綠色裸露區域,其氧化程度顯著低于其他部位,可能代表較新鮮或抗氧化的物質。短波紅外光譜數據則表明,著陸區巖石的光譜特征與實驗室中的含水硫酸鹽高度吻合,結合激光誘導擊穿光譜結果,確認了鹽類物質的存在。
為驗證鹽類是否具備潮解條件,研究團隊利用“祝融號”實測氣象數據與火星氣候數據庫進行了模擬分析。結果顯示,在火星晚春至夏季的夜間至黎明前,近地表溫度與相對濕度會間歇性接近部分吸濕性鹽類的潮解閾值,為短時鹽類溶液的形成提供了理論可能。基于這一發現,團隊提出假設:火星塵埃中的鹽分在巖石表面沉積后,在適宜的溫濕度條件下潮解形成微量鹵水,隨后在蒸發過程中重新結晶,產生的結晶壓力逐步破壞巖石結構,最終形成了“祝融號”觀測到的獨特紋理。
這一研究首次在火星極端寒冷干燥的環境下,證實了近地表可能存在由鹽類吸濕、結晶驅動的短時且微弱的表面改造過程。相關成果為理解現代火星表面與大氣的相互作用提供了新的觀測依據,相關論文已發表于《科學通報》(Science Bulletin)期刊。該研究得到國家自然科學基金及天問三號任務火星著陸點遴選關鍵技術攻關項目的支持。











