来源：地质地球所  发布日期：2023-6-25

　　火星岩石剩磁记录了火星磁场发电机的历史信息，对理解火星历史演化过程具有至关重要的作用。火星上几个大的撞击坑（Hellas, Argyre, Utopia, Isidis）的磁场特征被作为火星发电机停止时间的重要约束和证据。然而，由于小尺度磁异常随高度的显著衰减效应，在卫星高度磁强计无法观测到撞击坑表面小尺度磁异常，因此，火星撞击坑表面的多点原位探测对确认撞击坑是否有重磁化过程继而约束火星磁场发电机具有至关重要的科学意义。

图1 （a）祝融号火星车及磁强计的安装位置图；（b）火星车着陆区乌托邦盆地地形图

　　我国天问一号火星任务的“祝融号”火星车于2021年5月15日成功着陆于乌托邦盆地南部边缘，火星车携带了磁通门磁强计，开启了人类在火星表面的首次磁场巡视探测。中国科学院地质与地球物理研究所杜爱民团队提出了利用火星车及桅杆共同旋转的方法，在“天问一号”工程大总体的组织实施下，对磁强计进行了在轨标定，实现了火星磁场和火星车干扰场的分离，使得火星表面多点原位测量的精度达到了～1 nT。

　　祝融号磁强计在前16次的观测结果显示，在火星乌托邦南部地区的祝融号巡视区内的磁场极弱，平均矢量磁场强度约为10 nT，并表现出百米量级的空间变化尺度（图2）。祝融号观测到的磁场强度值远小于火星磁场模型在该区域的预测值，仅为模型预测值的十分之一左右。这是由于祝融号着陆区靠近乌托邦盆地的南部边缘，模型的预测值是和卫星高度相当的水平空间尺度的平均效应，这也进一步表明表面磁场观测的重要性。

　　祝融号表面磁场探测仪的观测结果为火星磁场发电机的停止工作时间提供了重要证据：极弱的磁场表明乌托邦盆地在形成过程中被撞击完全退磁，支持火星早期磁场发电机在～4.0 Ga已经停止工作；后续形成的早西方纪熔岩流也未被重新磁化，这表明火星后期磁场发电机可能是在3.6～3.7 Ga停止工作。此项工作为早西方纪期间火星后期发电机停止时间提供了新约束，进一步揭示了早期火星磁场、气候和内部历史的相互关联。

图2 （a）祝融号行驶路径上的磁场水平分量分布，背景图为天问一号高分辨率相机所拍摄；（b-c）祝融号磁强计探测到的磁场南北分量和东西分量随着陆点距离的变化；（d）火星地理坐标系下水平分量的分布，五角星代表了16次测量值的矢量平均

　　研究成果发表于国际学术期刊Nature Astronomy（Aimin Du*, Yasong Ge, Huapei Wang, Haiying Li, Ying Zhang, Hao Luo, Can Huang, Lican Shan, Fei Han, Yang Liu, Yongliao Zou, Chi Wang, Yongxin Pan, Qingsong Liu, Ross N. Mitchell, Yang Jia, Baichao Chen, Shengyi Jin, Yi Jiang, Tielong Zhang, Rixiang Zhu, David Gubbins & Keke Zhang*. Ground magnetic survey on Mars from the Zhurong rover[J]. Nature Astronomy, 2023: DOI: 10.1038/s41550-023-02008-7）.