新生成的火星水图将大大推进未来的宇宙探索

一幅新生成的火星地图正在改变我们对火星过去水资源的看法，并指示了我们未来应该登陆火星的地点。

这张地图显示了火星上的矿藏，它是在过去十年中利用欧洲航天局的火星快车号的光学与红外矿物光谱仪( OMEGA )^[1]和美国国家航空航天局火星勘测轨道飞行器的火星专用小型侦察影像频谱仪( CRISM )^[2]所采集的数据精心绘制的。

这张地图详细地显示了含水矿物的位置和丰度。他们是岩石在过去的水作用下发生了化学变化，并转化为了粘土和盐。

地图上显示的粘土包括铁和镁层状硅酸盐、沸石和铝硅酸盐粘土。所示的盐是由碳和氧组成的碳酸盐。

在地球上，当水与岩石相互作用时就会形成粘土，不同的条件会产生不同类型的粘土。例如，当相对少量的水与岩石相互作用时，就会形成蒙脱石和蛭石等粘土矿物，因此它们基本上保留了与原始火山岩相同的化学元素，即铁和镁。当水的量相对较高时，岩石可以在更大程度上被改变，随着可溶性元素被水带走，留下高岭土等富铝黏土。

令人惊讶的是这些矿物质的普遍性。十年前，行星科学家们发现火星上大约有 1000 个矿苗。这使它们成为有趣的地质怪象。然而，新地图颠覆了这种认知，因为在火星上最古老的地方发现了数十万个这样的区域。

“这项工作如今表明，当详细研究火星古代地形时，看不到这些矿物质实际上才是奇怪的现象。” John Carter 如此说道。他来自法国奥赛天体物理研究所( IAS )和马赛天文台( LAM )^[3]，供职于巴黎-萨克雷大学以及艾克斯-马赛大学。

这代表了我们对这颗红色星球历史理解范式的转变。由于之前观察到的水矿物的数量较少，我们认为水的范围和持续时间可能是有限的。而现在，可以确定水在火星各地的地质形成中发挥了巨大的作用。

现在最大的问题是，水是持续的，还是仅限于更短、更激烈的时期。虽然还没有一个确定的答案，但新的水图无疑给研究人员提供了一个更好的途径来寻找答案。

John 解释说:“我认为我们都过于简单化了火星的情况。”行星科学家们原本倾向于认为火星上只有几种粘土矿物是在湿润时期产生的，然后随着水逐渐干涸，整个星球产生了盐。但这幅新地图显示，火星发展过程比人们之前认为的要复杂得多。虽然火星上的许多盐可能比粘土形成的晚，但地图显示了许多例外，其中有盐和粘土的密切混合，科学家认为一些盐比一些粘土产生得更早。

“从有很多水到没有水的演变并不像我们想象的那么清晰，水不是一夜之间消失的。首先，我们可以看到多种多样的地质背景，因此没有一个简单的过程或时间轴可以解释火星的矿物学演变。这是我们研究的第一个结果。第二，如果排除地球上的生命过程，火星在地质环境中就同地球一般，展示了矿物学的多样性。”他说。

换句话说，我们了解地越深入，火星的过去就变得越复杂。

火星上的耶泽罗陨石坑及其周围显示出丰富的矿物，这些矿物过去曾被水改变过。这些矿物主要是粘土和碳酸盐盐。在这一特定地区发现的矿物中，碳酸盐是一种盐，铁/镁层状硅酸盐是富含铁和镁的粘土，水合二氧化硅是二氧化硅的一种形式，在地球上形成宝石蛋白石。特写数据来自欧洲航天局的火星快车号和美国国家航空航天局的火星勘测轨道飞行器制作的全球矿物地图。
美国国家航空航天局的“毅力号”火星车于 2020 年登陆火星，目前正在探索耶泽罗陨石坑及其周围环境。

OMEGA 和 CRISM 仪器非常适合这项调查。他们的数据集是高度互补的，并且他们在相同的波长范围工作，对相同的矿物敏感。 CRISM 能够为火星高度局部的斑块提供高分辨率的表面光谱成像( 低至 15 米/像素 )，使其十分利于绘制有意义的小型区域，如火星车着陆点。例如，这张地图显示， NASA 2020 年“毅力”号探测器目前正在探索的耶泽罗撞击坑具有丰富的水化矿物质。另一方面， OMEGA 以更高的光谱分辨率和更好的信噪比提供了火星的全面覆盖。这使得它更适合全球和区域绘图，同时区分不同的蚀变矿物。

研究结果发表在由 John , Lucie Riu 及其同事撰写的两篇论文中。 Lucie 是欧洲航天局在马德里的欧洲空间天文学中心( ESAC )的研究员。在掌握了基本的探测数据后，她决定进一步量化存在的矿物质的数量。她说:“如果我们知道每种矿物质存在的位置和比例，就能更好地了解这些矿物质是如何形成的。”

这项成果也为任务规划者提供了一些绝佳的未来可能着陆点，原因有二。首先，含水矿物仍然含有水分子。再加上已知的埋藏水-冰混合物的位置，这为原位资源利用提供了提取水的可能位置，这对在火星上建立人类基地至关重要。此外，粘土和盐也是地球上常见的建筑材料。

作为构建新的火星矿物全球地图的一部分，人们发现欧克西亚高原地区富含粘土。这些粘土包括富含铁和镁的蒙脱石和蛭石矿物，以及当地的高岭土，在地球上被称为中国粘土。水合二氧化硅也被绘制在欧克西亚高原的一个古老三角洲上。

其次，在人类登上火星之前，含水矿物质就为开展科学研究提供了绝佳的场所。富含粘土的欧克西亚高原^[4]作为矿物测绘运动的一部分被发现，这些古老的粘土包括富含铁和镁的蒙脱石和蛭石矿物。它们不仅可以帮助科学家们了解火星过去的气候，而且是研究火星上是否曾经有生命的完美地点。因此，欧克西亚高原被提议并最终被选为欧洲航天局罗莎琳德·富兰克林漫游者的着陆点。

“这些信息是我感兴趣的，我认为这种测绘工作将有助于推动这些研究向前发展。” Lucie 说。

就像以往的研究一样，我们对火星了解得越多，它就变得越迷人。

参考来源：

[1]火星快车号

[2]火星侦察轨道飞行器

[3]马赛天文台

[4]欧克西亚高原

[5]New water map of Mars will prove invaluable for future exploration