Nature重磅！“祝融号”重要发现

轨道观测表明，火星经历了最近的“冰河时代”(大约40-210万年前)，在此期间，一个纬度相关的冰尘地幔(LDM)形成。随后的倾角幅度减小导致了“间冰期”的出现，在此期间，最低纬度的LDM冰被蚀刻并移除，使其返回到极帽。这些观测结果与极帽地层学一致，但缺乏支持与中尺度和全球大气环流模式相协调的冰期-间冰期过渡的低至中纬度地面观测结果。

2023年7月5日，中国科学院国家天文台李春来、布朗大学James W. Head及中国科学院地质与地球物理研究所郭正堂共同通讯在Nature在线发表题为“Martian dunes indicative of wind regime shift in line with end of ice age”的研究论文，该研究展示了祝融号探测器在穿越火星乌托邦平原南部LDM区域时获得的一组测量结果。

该研究发现了一个地层序列的证据，包括最初的barchan沙丘形成，表明东北风，沙丘沉积物胶结，随后受到西北风的侵蚀，侵蚀barchan沙丘并产生独特的纵向沙丘，风的转变与冰河时代的结束相一致。这些结果与火星极地地层记录相一致，将有助于提高人们对火星古代气候历史的理解。

由于过去天气、气候和大气的极端复杂性，以及已知对气候产生强烈影响的自转轴或轨道参数，关于火星气候历史的性质和原因的确凿证据一直难以捉摸。从古代地质记录到今天，正演模拟已经被使用，但早期地质记录的关键缺失因素阻碍了一个可靠的途径。一些人使用逆模型，利用已知的当前条件和最近的地质记录(极地沉积物和地层上最年轻的地质单位)来推断最近的气候条件。逆模拟方法为最近的冰期提供了轨道地质证据，在此期间，倾角振幅的增加调动了极地冰，并在中纬度低纬度地区沉积了一米厚的冰和尘埃层状地幔；这减少了大约0.4 Ma(百万年前)的倾角振幅，并调动了边缘LDM冰，使其返回到极地分层地形。

为了验证这一假设，需要在最活跃的南部LDM边缘进行详细的漫游车尺度的特征形态和地层学观测，这些观测可以与大气中尺度和全球气候模式以及预测的气候历史相联系。正如在之前的“漫游者”规模的勘探(方法)中所显示的那样，风成地貌，通常是地层柱中最年轻的特征，提供了最近气候相关过程的关键信息，也可以提供风向、地表蚀变环境和风成过程的联系。

之前和正在进行的“漫游者”规模的勘探仅限于低纬度地区(距离赤道不到20º)，位于预计最具活力的地区(25-35º纬度的南部LDM边缘)的纬度以下。中国的“天问一号”或“祝融”月球车的目标是降落在这个关键的LDM过渡区(25.066°N)，从轨道数据中可以知道，该区域具有丰富的风成特征，并在与LDM边缘垂直的南方向上穿越了1,921米，对风成特征进行了关键的现场观测，这些数据对于提供大气模式预测的链接至关重要。祝融号科学有效载荷(方法)非常适合为测试最近的气候变化假设提供数据。

祝融号登陆带的明砂、暗砂、风蚀痕迹、风蚀线状脊和通气物的形态特征（图源自Nature）

该研究使用祝融号探测车和轨道数据描述了该地区沙丘的观测结果，从地层关系中得出风场的性质及其变化模式，评估了与全球气候模型的关系，以及最近的倾角变化，并将这些数据综合起来解释火星最近的地质气候历史。“天问一号”或“祝融”号的结果强调了全面和协调良好的有效载荷包的优势，可以对气候演变中的区域到全球问题进行多学科现场分析。结果表明，装备精良的火星车瞄准关键位置，可以为重建火星气候历史提供必要的数据，并补充和潜在地改善气候GCMs。

https://www.nature.com/articles/s41586-023-06206-1