Author: Yu Lin

地大新闻网讯(记者 王俊芳)近日，我校地球科学学院肖龙教授领导的国际研究团队，通过综合分析“祝融号”火星车搭载的多光谱相机 (MSCam) 获取的科学数据，首次在火星表面发现海洋沉积岩的岩石学证据，证明了火星北部曾经存在过海洋。相关研究成果以《乌托邦平原海洋沉积岩的证据：祝融号火星车的观测》为题发表在综合性权威期刊《国家科学评论》。 目前的火星寒冷干燥，缺乏流水与生命痕迹，但数十亿年前的火星环境或许大不相同。过去的研究已证明，早期火星曾存在大量液态水，并通过地貌分析和数值模拟提出过古海洋假说，认为古海洋区域形成了个特殊的海洋沉积地质单元，被称为北方荒原组（VBF），但是缺少原位探测数据的支持。因此，火星北部平原是否存在过海洋一直是争议的焦点。 2021年，我国天问一号火星任务搭载的“祝融号”火星车成功着陆于火星北部平原东部的乌托邦平原南部边缘，位于前人所提出的古海岸线附近的北方荒原组,为查证是否存在古海洋沉积提供了机会。 自着陆以来，“祝融号”一直在向南驶向潜在的海岸线区域，并对沿途出露的北方荒原组地层展开观测。“祝融号”行驶了约1921米（图1），使用不同的成像和分析系统对露头和地表岩石进行详细的就位观测，其中导航和地形相机（MSCam）已经获得了106组全景图像，详细记录了“祝融号”行进路线附近许多岩石的表面形态与构造特征。 图1 “祝融号”行驶路线图和巡视区地形。 “我们查看火星车车载相机传回的照片，发现这些裸露的岩石发育层理构造，明显不同于火星表面常见的火山岩，也不同于风沙沉积形成的层理构造，这些层理知识指示的双向水流特点，与地球滨—浅海环境中的低能潮汐流一致”，肖龙介绍。 […]

摘要： 火星北部古海洋的确认，对认识火星早期气候、北部平原沉积历史和探测生命痕迹具有重要作用。自上世纪八十年代北部古海洋假说被提出以来，前人开展了大量科学研究，但仍存在一定的争议。本研究综述了支持和反对火星北部古海洋假说的证据，讨论了近期我国祝融号火星车为支持古海洋假说所做的贡献。在此基础上，为进一步确认古海洋的存在，提供了未来采样返回任务可探测的重点目标。 在上世纪七八十年代，水手9号和维京号系列探测器发现在火星南部高原及二分线附近有分布广泛的谷网、外流渠道(Carr and Clow, 1981; Milton, 1973)，被认为是流水侵蚀成因(Carr, 1979; Craddock […]

摘要：天问一号是中国第一个独立自主的火星探测任务。我们利用天问一号轨道器获取的高分辨率图像，在祝融号着陆区发现了一种特殊的丘状地貌。本研究对丘状地貌的形态及相关的凹陷进行了详细研究。丘状地貌的高度通常小于10米，直径为50-150米，而凹陷的宽度约为45米，深度约为3.4米。通过与形状相似的地貌，如基座撞击坑（pedestal craters）、泥火山、环形撞击坑（ring-molded craters）、冰核丘和岩浆穹隆的比较，我们认为这些小丘地貌最可能属于岩浆穹隆，而发育在小丘上的凹陷很可能是由小丘形成后地表下挥发物质的升华而形成的。本研究为祝融号火星车未来的探测工作提供了更多潜在的目标，这些小丘可能会揭示乌托邦平原的岩浆活动和挥发性物质的分布和发展历程。 火星 火星，这个红色的星球，自人类第一次仰望星空开始，便一直是我们的向往之地。随着火星探索的深入，我们逐渐揭开了火星神秘的面纱，一个荒凉的星球，却有着各种奇特的景观。研究火星，探究火星的演化历程，一方面帮助我们从侧面探究地球的演化历史，另一方面火星具有丰富的资源，是人类未来获取地外资源以及建立行星基地的重要目标之一。 本研究描述了祝融号着陆区一种奇特的丘状地貌，这类小丘一共有1300个，其中655个小丘在侧面发育有奇特的凹陷。查阅火星其它地区发现的相似的丘状地貌的研究成果，我们发现这些丘状地貌通常被解释为冰核丘、无根火山锥以及泥火山等，那么着陆区的小丘是否具有相似的成因？ 丘状地貌以及凹陷的形貌特征 经测量发现这些丘状地貌的高度集中在10m以下，直径范围50-150m，呈聚集分布。我们将小丘划分为三类：第一类表面光滑，没有凹陷；第二类凹陷分布在侧面陡坡底部，凹陷底部或低于周围平原表面；第三类凹陷分布在侧面陡坡中部，凹陷底部高于周围平原表面（图1）。分析发现小丘直径与高度之间呈线性相关。小丘结构上呈现表面松散沉积物覆盖下部岩石的特征。考虑这些丘状地貌的位置分布情况，我们几乎可以在除着陆区的凹槽以及凹锥以外的所有地貌附近或表面找到它们。本研究认为小丘的结构可以分为两层：下层岩石部分和上层松散的沉积物部分。 图1.三种丘状地貌类型。（a）一类小丘，表面光滑无凹陷。（b）二类小丘凹陷分布在侧面陡坡底部。（c）三类小丘凹陷分布在侧面陡坡中部，凹陷底部高于周围平原表面。 本研究中的凹陷则主要集中在小丘的北东面陡坡，凹陷宽度约45m，深度约3.4m。部分凹陷的底部裸露出岩石部分，这可能是小丘的下层物质。 […]

摘要：月表元素分布是月球地质研究的重要素材。利用表面就位探测数据和采样返回样品化学成分结合遥感探测数据计算全月元素分布是一种重要的手段。中国地质大学（武汉）和武汉大学的研究团队利用我国嫦娥五号返回月球样品的化学成分和嫦娥三号就位探测的月壤成分，以及前期月球样品的化学成分，利用一维卷积神经网络算法（1D-CNN）重新处理了月球轨道多光谱数据（MI），制作了五种主要氧化物（Al2O3、CaO、FeO、MgO和TiO2）和Mg#新的数值地图。这些地图有望对后续月球地质研究和探测提供一些新的启示。 主要内容：月球表面主要氧化物及Mg#(Mg/(Mg+Fe)摩尔百分比)值对于揭示月球的岩石学特征至关重要，这些岩石学特征记录了月球的起源及地质演化历程。另外，典型相关元素丰度（铁和钛）的研究也对月球资源开发、基地建设有着重要意义。铁、钛等元素在紫外（UV）和可见近红外（VNIR）波段具有吸收特征，主要氧化物含量可通过光学遥感数据反演（Lucey, 1995）；同时，国内外月球探测任务获取了大量月表氧化物“地面真值”数据（图1）。光学遥感数据和月表氧化物“地面真值”数据的结合，为月表全球氧化物的反演提供了契机。 图1 月球探测任务采样点主要氧化物含量“地面真值”位置（注：CE-3为月球车分析数据） 数据上，我们选用空间分辨率更高（约59米/像元）、受地形阴影干扰小的MI数据(Ohtake等，2013)；方法上，我们采用一维卷积神经网络（1D-CNN）来构建数学模型，来描述主要氧化物含量“地面真值”与遥感数据采样点位置反射率值之间的关系。1D-CNN模型网络结构如图2所示，网络的输入数据对应MI多光谱数据的8个波段的光谱反射率值。卷积层用于提取特征向量。为了避免过度拟合问题，特征向量大小通过池化层压缩。之后，通过全连接层将特征图转换为一维特征向量。最后，通过线性激活函数将提取的特征转换为相应的样品化学成分数据（即氧化物含量的预测值）。 图2 基于1D-CNN的月表主要氧化物反演模型 利用前文训练好的1D-CNN网络模型，将月表8个波段的MI数据作为输入数据，获得月表主要氧化物（Al2O3、CaO、FeO、MgO和TiO2）含量以及Mg#的全球分布图（图3所示）。 图3月表 […]