[本站讯] 近日，山东大学行星科学团队联合中国科学院地球化学研究所、中国科学院上海技术物理研究所、国科大杭州高等研究院等单位研究人员，通过分析祝融号火星车的就位探测数据，首次在火星北部乌托邦平原发现安山岩，并提出了一种水冰辅助下的火星安山岩成因模型。相关成果以“Discovery of andesite in the northern plain of Mars: Insights from Zhurong's in situ observations”近日在国际综合性期刊Science Bulletin在线发表。山东大学空间科学与技术学院博士研究生苏鸣宇、副研究员刘长卿为论文共同第一作者，山东大学教授凌宗成、中国科学院上海技术物理研究所研究员舒嵘、中国科学院地球化学研究所研究员曾小家为论文共同通讯作者，山东大学为论文第一完成单位。

长久以来，火星地壳被认为以玄武质岩石为主，岩浆演化程度较低。早期火星全球勘探者号遥感探测曾揭示火星北半球低地平原广泛存在安山质岩石，但随后探路者号就位探测认为这些岩石可能是玄武岩经历酸性风化作用的富硅岩壳。近年来好奇号、毅力号等在火星南部高地发现了一系列长英质碱性岩石，火星角砾岩陨石（NWA7034）中也发现了高演化的火成岩屑，这些研究引发了人们对火星岩浆演化复杂程度的重新思考。火星北半球究竟是否存在高演化的安山质岩浆活动？祝融号在火星北部乌托邦平原长达300多个火星日、约1.9公里的就位巡视探测为解决上述问题提供了研究契机。

图1 祝融号探测目标的全碱–二氧化硅（TAS）分布图，其中红色五角星为祝融号发现的安山岩

本研究利用祝融号火星表面成分探测仪（MarSCoDe）载荷工程样机在模拟火星环境下建立了一套激光诱导击穿光谱（LIBS）数据库，利用机器学习模型反演得到了天问一号着陆区土壤和岩石的主微量元素成分信息。研究表明，祝融号早期探测（110 火星日前）的岩石主要为玄武质到玄武安山质成分特征，而后期探测（200-300 火星日间）的岩石中硅元素含量明显升高，以安山质岩石为主。祝融号在火星乌托邦平原发现安山岩，揭示了火星亚马逊纪以来仍存在高演化程度的岩浆活动。

图2 冰与岩浆相互作用下的火星北部平原安山岩形成示意图

本研究提出了一种水冰辅助下的火星安山岩成因模型，揭示其母岩浆可能在高压含水环境中经历了较大程度的分异结晶。研究揭示，火星北部平原早期可能曾经存在古海洋，在气候变冷后形成厚层冰盖；冰层产生的上覆压力可抑制玄武质岩浆的快速喷出，使其在岩浆储库中停留更长时间，从而促进岩浆的分异结晶；随着火星冰层融化和升华，岩浆系统负载减小发生减压熔融，最终喷发至地表形成了安山岩。安山岩的发现说明火星地壳曾发生过更充分的熔融与分异，这颗红色星球可能比想象中更“活跃”。

‌‌本研究获得了对火星火成岩类型和年轻火山活动的全新认识，为理解太阳系类地行星的岩石圈形成与宜居环境演化提供了重要参考。上述工作获得国家重点研发计划、国家自然科学基金、山东省自然科学基金等项目资助。