天问一号新发现：火星冰期结束伴随全星球气候转变

光明网讯(记者 宋雅娟)7月6日,国际科学期刊《自然》发表了中国天问一号的最新研究成果,中国科学院国家天文台领导的国际合作研究团队在祝融号着陆区发现火星古风场改变的沉积层序的证据,证实风沙活动记录了火星古环境随火星自转轴和冰川期的变化。

祝融号着陆区沙丘探测和沙丘形成模式

在太阳系的行星中,火星与地球最为相似,火星的现状和演化历程,被认为可能代表着“地球的未来”,针对火星气候演化的探测研究长期以来备受关注。

风沙作用作为火星晚亚马孙纪以来最主要的地质营力,塑造了火星表面广泛分布的风沙地貌,沉积、记录了火星演化晚期和近代气候环境特征和气候变化过程。但由于缺乏就位、近距离详细系统的科学观测,我们对火星风沙活动过程和记录的古气候知之甚少。

针对这一科学问题,中国科学院国家天文台李春来团队,联合中国科学院地质与地球物理所郭正堂团队、中国科学院青藏高原所,布朗大学和天问一号任务工程团队,瞄准火星乌托邦平原南部丰富的风沙地貌,利用环绕器高分辨率相机、火星车导航地形相机、多光谱相机、表面成分分析仪、气象测量仪等开展了高分辨率遥感和近距离就位的联合探测,提取了沙丘形态、表面结构、物质成分等信息,分析了其指示风向和发育年龄,发现了着陆区风场发生显著变化的层序证据,并与火星中高纬度分布的冰尘覆盖层记录有很好的一致性,揭示了祝融号着陆区可能经历了以风向变化为标志的两个主要气候阶段,风向从东北到西北发生了近70度的变化,风沙堆积从新月形亮沙丘转变为纵向暗沙垄。

这一气候的转变,发生在距今约40万年前的火星末次冰期结束时,可能是由于自转轴倾角的变化,火星从中低纬度到极地地区,发生了一次“冰期-间冰期”的全球性气候转变。该项研究有助于增进我们对火星古气候历史的理解,不仅为火星古气候研究提供了新的视角,为火星全球气候模拟提供了重要约束,甚至可能为地球未来的气候演化方向提供借鉴。

该项研究工作得到国家重点研发计划项目、国家自然科学基金项目、中国科学院重点部署项目等的支持。