第八届青年地学论坛

火星表面的许多撞击坑具有特殊的层状溅射物。它们与其它类地行星表面撞击溅射物明显不同，往往呈现出更多类似流体的特征。前人研究认为这些溅射物的形成可能与火星表面或次表面挥发分有关，撞击过程中挖掘出大量水冰与溅射物混合形成了流态化溅射物。因此，层状溅射物撞击坑常被用来作为火星表面或次表面曾经存在大量水冰的证据。根据气候模型，过去火星表面可能存在有全球性水冰层，大量其它地貌证据也指示火星低纬度地区曾有活跃的地表水活动。综上，低纬度地区形成的层状溅射物中可能保存有当时挖掘出的次表层水冰。这些水冰对我们了解火星全球水冰分布和层状溅射物的形成机制都具有重要意义。
为了验证这一猜测，本研究选择了低纬度地区新鲜的撞击层状溅射物作为研究对象，检查了这些溅射物上的SHARAD(Shallow Radar)数据，并与杂波仿真结果进行对比以排除地形干扰。SHARAD是用来探测火星浅表层的结构的探地雷达，目前已有大量研究成功使用SHARAD数据识别到了火星浅表层水冰或其它结构。研究使用的年轻层状溅射物一部分位于晚亚马逊纪地质单元上且退化程度较低，另一部分有明确年龄信息(Reiss et al., 2006; Niu et al., 2022)。
本研究发现，低纬度层状溅射物的SHARAD数据中普遍没有反射信号，少数雷达数据中有可疑信号但不典型，无法与杂波区分。这说明在这些层状溅射物的介电性质与本地物质差异较小。考虑到目前火星低纬度地区没有水冰存在的明确证据，因此溅射物中很可能不含有水冰。而在高纬度地区，前人曾发现一些层状溅射物与下伏物质之间有反射界面，并认为溅射物中含有水冰(Bain et al., 2019)。这说明在火星当前气候环境下，低纬度地区的层状溅射物中可能无法保存大量水冰。另一方面，这也说明层状溅射物在形成过程中没有发生剧烈的变化，其介电性质与原始靶岩相差较小。同时，这一发现也说明在层状溅射物下部不存在水冰层，与层状溅射物滑坡成因模型预测的结果不符(Weiss and Head, 2018)。

水冰,火星层状溅射物,SHARAD