北京
论文信息：申建勋，林红磊，陈朝鹏，郭雪，王誉棋，张毅重，刘立，黄诚祥，王恩泽，常睿，许学森，崔志成，刘子怡，任鑫，尧中华，秦小光，魏勇，林杨挺，潘永信，林巍*. Aeolian transport of evaporite minerals in Utopia Planitia: Insights from Qaidam Basin spectral analogs [J]. Science Bulletin, 2026. DOI: 10.1016/j.scib.2026.08.011.
火星表面蒸发盐矿物的分布与来源，是理解其水文演化历史和现代地表过程的重要线索。我国“祝融号”火星车在乌托邦平原南部的巡视探测中，通过搭载的火星表面成分探测仪（MarSCoDe）识别出石膏和氯化物等蒸发盐矿物的存在。然而，由于缺乏与火星乌托邦平原环境和地质背景相匹配的天然对比数据，这些矿物的定量丰度及其空间分布特征和机制尚不明确。
为探究上述科学问题，中国科学院地质与地球物理研究所行星科学与前沿技术重点实验室的申建勋副研究员、潘永信研究员、林巍研究员等，联合中国科学院国家天文台和国科大杭州高等研究院等团队，采用比较行星学方法，选取我国青海柴达木盆地西部极端干旱区作为火星类比研究对象（图1）。该区域作为内流古湖系统，经历了水成沉积与最终干涸，与火星乌托邦平原南部“祝融号”巡视区在地貌特征、气候条件、矿物组成及演化历史上具有相似性，为解译“祝融号”观测数据提供了可靠的地球参照。
图1 （左）“祝融号”火星车在乌托邦平原的着陆区、巡视路径及地貌照片；（右）我国西北部柴达木盆地类火星区域的采样点及地貌照片
研究团队在柴达木盆地西部采集了涵盖雅丹、盐滩、沙丘、冲沟、多边形等多种地貌类型的表层土壤样品（图1），利用与“祝融号”所搭载的MarSCoDe相匹配的工程样机及同类光谱设备，获取了样品的短波红外光谱（SWIR）和激光诱导击穿光谱（LIBS）数据。通过建立石膏含量与其特征吸收波段之间的半定量回归模型，并将模型应用于“祝融号”实测光谱数据。研究发现，“祝融号”着陆区地表物质中石膏含量介于约0.7%以上至不超过27%，平均值约为6.5%。在沙尘活动较强的时段，新沉降尘埃中的石膏含量一般低于10.3%（平均约3.1%）。氯元素（指示氯化物）的总丰度上限约为3%-6%（图2）。
图2 地球类火星环境样品与火星表面物质的光谱分析及矿物学定量表征结果
上述硫、氯含量与位于“祝融号”着陆区东北方向约1700 km处“海盗2号”在乌托邦平原北部着陆区的历史数据（SO3约7.9%、Cl约0.4%）基本相当。结合区域风场模式分析，这一结果表明，持续的风沙活动已将含硫、氯的蒸发盐矿物在乌托邦平原进行了长距离搬运与充分混合，是造成该区域尺度地球化学均一化的重要机制。
研究进一步揭示了蒸发盐矿物在火星大气水循环与地表过程中的作用，石膏结构水的释放以及氯化物的潮解特性可能与火星大气中的水汽交换存在耦合关系。尘埃水平升高可促使水汽释放进入火星大气，引起周期性（昼夜、季节或沙尘诱发）湿度波动，从而维持表面物质的含水状态。石膏、氯化物与非晶质矿物的共存，加之尘埃输入伴随的湿度波动，可能促进了乌托邦平原南部地表物质的胶结与结壳，影响了该区域沙丘地貌的表土结构（图3）。
图3火星乌托邦平原南部“祝融号”巡视区的沙丘地貌与物质演化示意图
此外，在地球极端干旱环境中，石膏和氯化物等蒸发盐矿物能够为岩内微生物群落提供水分和辐射防护，其晶体结构还为保存微生物化石提供了理想微环境。火星乌托邦平原广泛分布的同类矿物因而可能具备类似的有机分子保存潜力，值得在后续探测任务中予以关注。该研究通过构建地球类火星样品、实验室模拟、火星原位数据的综合分析框架，为半定量解读火星光谱数据、理解火星表层物质循环及评估其宜居性提供了科学依据。
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