“远观近测”之火星识水
图1：左边是现在干燥寒冷的火星；右边是火星过去可能富含水体时的样貌（注：右图所示是其中的一种模型，另一种模型是过去的火星寒冷多冰）。图片来源：NASA
图2：火星盖尔撞击坑（左图黑框处）的温度和水含量。图片来源：Liu et al. (2020).
利用经过大气和热辐射校正的全波段光谱数据，作者通过计算OMEGA数据3.0 μm处的水的吸收峰深度获取了盖尔撞击坑区域的含水量。经分析，盖尔撞击坑区域火星土壤的含水量在2-3 wt % (the Water Weight Percent)。好奇号火星车上的the Sample Analysis at Mars (SAM) 载荷装有Evolved Gas Analyzer（EGA）分析仪，能够分析火星土壤挥发分物质的成分和含量。通过分析巡视路线上在Rocknest处的采集的土壤样品的挥发分成分，Leshin等（2013）发现土壤的含水量在1.5-3 wt %。之后Sutter等（2017）分析了9个从着陆区沉积岩中钻取的样品，发现含水量在2 wt %左右。这些就位探测的结果与该研究中利用轨道遥感数据探测的结果高度吻合，从而验证了本研究的定量反演方法的正确性。
图3：好奇号火星车巡视路径处的矿物丰度填图。图片来源：Liu et al. (2020).
本研究还利用CRISM高光谱数据反演了好奇号着陆区的矿物成分和丰度。作者对覆盖好奇号巡视路线的CRISM影像进行了严格大气校正，获取了地表单散射反照率，并利用光谱解混的方法对矿物进行了填图。与此同时，好奇号上的ChemCam, APXS, and CheMin等载荷可以原位获取土壤和岩石的矿物和元素成分，可以用来比较和验证轨道反演的矿物含量结果。研究发现，轨道遥感获取的赤铁矿的丰度（30%）稍微高于好奇号在就位探测在Vera Rubin ridge (VRR) 获取的赤铁矿的含量（20%），而获取的粘土矿物的含量（5%）与就位探测的粘土富集区的含量（28%）相差较大。造成这种差异的影响可能来源于观测区表面质地、粒径大小、观测尺度的不同，另外轨道观测无法去除地表尘埃覆盖的影响。虽然差异存在，但本研究的光谱解混定量分析填图结果（图三a）和CRISM本身的矿物分布参数图非常一致（图三b），显示出矿物定量反演方法在大范围内的地质填图中的应用潜力。
作者简介：
刘洋，中科院国家空间科学中心研究员。2013年在圣路易斯华盛顿大学地球与行星科学系获博士学位，先后在美国西南研究所、月球与行星研究所从事博士后研究，主要从事行星地质和遥感研究。
论文信息
原文链接：
https://www.aanda.org/articles/aa/abs/2020/05/aa37045-19/aa37045-19.html
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