近日，山东大学空间科学攀登团队行星科学课题组基于天问一号火星矿物光谱分析仪（Mars Mineralogical Spectrometer，MMS）数据绘制了新的火星表面铁氧化物分布图，研究成果以“Global Maps of Ferric Oxides on the Martian Surface Based on Processed Tianwen‐1 Mars Mineralogical Spectrometer (MMS) Data”为题发表在国际期刊Journal of Geophysical Research: Planets。论文第一作者为硕士研究生任鹏宇，通讯作者为刘长卿副研究员。

我国首次火星探测任务“天问一号”轨道器搭载的火星矿物光谱仪（MMS），能够在可见至红外谱段获取火星表面反射光谱数据，可用于对火星表面的矿物类型与分布特征进行反演。针对目前中国国家航天局目前所发布的2B级别的MMS数据，本研究构建了一套完整的处理流程以及铁氧化物反演方法，绘制了火星表面铁氧化物的分布图，并在子午线高原和阿伦混沌区域识别出了灰色结晶赤铁矿的分布。

图1 本研究技术流程图

                                                             

图2 基于MMS数据的火星表面铁氧化物分布图

图3 区域铁氧化物分布与晶质赤铁矿识别图

基于MMS数据的火星表面铁氧化物分布结果表明，铁氧化物广泛分布于火星表面，BD530（Fe³⁺矿物相参数）高值区主要集中在亚马逊平原、塔尔西斯山脉等明亮尘埃覆盖区，而在大瑟提斯高原、珍珠高地等暗色基岩裸露区则相对较低，说明火星表面氧化状态与尘埃覆盖程度密切相关。BD860参数（Fe³⁺矿物相结晶度参数）显示，火星表面广泛存在的Fe³⁺矿物相多以低结晶度形式出现。R₈₉₈/R₈₀₀参数（纳米相铁氧化物参数）结果表明，火星明亮区域中纳米相铁氧化物分布广泛，且与BD530高值区具有较好一致性，说明明亮区域中的Fe³⁺矿物主要以纳米相的形式存在。随后，本研究利用 MMS 数据在子午线高原和阿伦混沌区域识别出了灰色结晶赤铁矿，在阿伦混沌的东南部还发现了一处新的红色晶质赤铁矿分布，表明研究区存在常温条件下富铁的含水流体、热液流体以及含铁岩石的氧化风化等地质过程。

本研究表明，目前发布的MMS数据能够可靠地反演火星表面的铁氧化物的分布情况，并能有效识别火星上的结晶赤铁矿，这不仅验证了我国自主深空探测所获取的MMS数据在行星矿物学研究中的科学可用性，也为约束火星的地质演化历史提供了新的遥感依据。本建立了一套针对我国MMS自主数据的处理流程，并绘制火星全球含铁氧化物分布图，对提升我国MMS数据的科学价值和国际影响力提供支撑。

近年来，山东大学空间科学攀登团队行星科学课题组围绕深空探测国家战略需求，在行星遥感与光谱学、行星地质学与行星化学、行星探测载荷技术等方面取得了一系列研究成果，已在Science Advances、Nature Astronomy、Nature Communications、JGR、Icarus等期刊发表SCI论文200余篇。团队先后承担了国家重大专项、基金委重点及面上等项目。以上研究工作得到国家重点研发计划、国家自然科学基金、泰山学者项目特别基金等项目资助。