科研动态｜我院张领副教授联合港澳高校揭示火星“麻坑”地下结构，为火星晚期水活动提供新证据
近日，中山大学地球科学与工程学院高锐院士团队成员张领副教授在国际著名学术期刊《Journal of Geophysical Research: Planets》（JGR-Planets）（JCR分区：Q1区、影响因子IF=3.7）上发表题为“Subsurface Structure of Pockmarks Around the Zhurong Landing Site Revealed by RoPeR: Implication of the Final Water Activity”的研究论文。该研究基于中国祝融号火星车的实测数据，首次揭示了火星乌托邦平原南部“麻坑”地貌的地下精细结构，并为火星亚马逊纪晚期可能存在的液态水活动提供了重要证据。该成果是中山大学联合澳门科技大学与香港大学等多所高校深度合作的结晶，体现了我院在行星科学领域的科研能力。
火星表面的水活动历史一直是行星科学研究的核心议题。乌托邦平原作为火星北半球低洼地区，被认为可能与古海洋存在关联。我国“天问一号”任务的祝融号火星车于2021年5月成功着陆该区域（25.066°N，109.925°E），搭载的次表层探测雷达（RoPeR）等科学载荷为深入认识该区域的地下结构和地质演化提供了前所未有的机遇。
此前，轨道遥感观测已在乌托邦平原识别出大量水成因的相关地貌，但受限于分辨率，其浅层地下结构及形成机制一直缺乏直接证据。张领副教授组织联合研究，利用祝融号在火星第244至266个火星日期间获取的RoPeR高频通道雷达数据，结合高分辨率HiRISE影像，对该区域的“麻坑”地貌开展了系统的形态学与地下结构研究。
图1：祝融号着陆区的麻坑结构
研究团队通过对RoPeR数据进行精细化处理（包括格式转换、噪声去除、滤波、增益校正等），获得了麻坑边缘区域的浅层雷达剖面（图2）。结果显示：在深度约2–4米处存在清晰的分层反射界面，反映了麻坑形成时喷出物与原始地层之间的物性差异；麻坑中心区域发育弧状反射特征，与地表凹陷形态具有良好的空间对应关系；介电常数反演结果表明，该区域浅层介电常数范围为2.9至6.3，指示地下以干燥、细粒沉积物为主，而非富冰物质。
图2：浅层雷达剖面及介电常数反演结果
基于HiRISE影像，研究团队在祝融号着陆区周围识别出超过50个麻坑状地貌，并划分为两种主要类型（图3）：块状麻坑和线状麻坑。两种类型具有一致的优选走向，暗示其发育受区域构造应力场控制。线状麻坑多发育于沟槽和山脊边缘，表明这些部位的裂隙或软弱层为挥发性物质的逸出提供了优先通道。
图3：块状麻坑和线状麻坑
综合雷达、影像和介电常数证据，研究团队排除了风成侵蚀和冰透镜体升华的可能性，提出水参与的喷发机制（图4）：麻坑的形成与地下挥发性物质（可能包含水冰）的释放和地表塌陷密切相关；外部温度升高或内部热传导导致浅层水冰融化，挥发物蒸发增压，冲破上覆薄弱层，形成麻坑；喷出的泥浆物质在地表沉积，形成雷达可探测的地下反射层；此后，火星进入干冷期，表层覆盖了新的细粒风化层，部分麻坑地貌被弱化。该过程与泥火山形成机制相似，但能量更弱、深度更浅、形成时代更晚，代表了火星亚马逊纪晚期的水相关活动。
图4：麻坑成因机制模式图
本研究的核心贡献体现在以下方面：首次利用实地雷达数据揭示火星麻坑的浅层地下结构，为理解该地貌的形成机制提供了直接的地球物理约束；介电常数对比分析表明，祝融号着陆区与毅力号登陆的杰泽罗陨石坑存在显著差异，反映两区域在沉积物组成和地质演化历史方面的不同；为火星低纬度地区晚亚马逊纪水活动提供了新证据，表明水相关过程在该区域持续的时间比以往认为的更晚；该研究成果对未来火星水冰资源勘探和着陆区选择具有重要参考价值。
中山大学张领副教授为第一作者，澳门科技大学徐懿教授与中山大学卢绍平教授为共同通讯作者。论文合作者还包括中山大学方向恺、霍祉君，以及香港大学刘嘉成助理教授等多位研究人员，充分体现了我院与港澳高校在深空探测领域的深度合作。
Zhang, L., Fang, X., Xu, Y., Liu, J., Lu, S., Huo, Z., Liu, R., Han, S., Zhao, C., Dong, X., Zhang, R., Chen, R., Meng, X., Zhang, X., & Gao, R. (2026). Subsurface structure of pockmarks around the Zhurong landing site revealed by RoPeR: Implication of the final water activity. Journal of Geophysical Research: Planets, 131, e2026JE009721. https://doi.org/10.1029/2026JE009721
供稿：张领
初审：董晓涵 黄荣
审核：郑义 徐永怡
审核发布：王伟涛 孔晓慧
