图1.（A）“祝融号”着陆点地貌图。（B）“祝融号”巡视路线图。（Liu et al., 2022, Science Advances）
刘洋研究员和合作者通过对祝融号火星表面成分探测器（MarSCoDe）获取的短波红外光谱和导航与地形相机（NaTeCam）数据进行分析，发现了一种形貌上类似沉积岩的岩石类型——板状的亮色岩石。这些板状岩石通常部分被灰尘和土壤覆盖，显示出剥落的表面，表明受到热应力和风成作用的物理风化。研究人员利用短波红外光谱在这些亮色板状岩石中探测到了之前轨道数据在该区域没有识别到的含水矿物，这些光谱具有~1.9μm和~2.2μm吸收特征，推测其为含水硅或含水硫酸盐（图2）。
图2.导航相机全景图（A）sol 32、（B）sol 43和（C）sol 45。白色箭头指示短波红外光谱观测目标岩石的位置。（D）光谱测量岩石的放大图像。（E）短波红外光谱与实验室光谱的比较。上图显示平滑的短波红外光谱（粗实线）叠加在原始光谱（细实线）。（Liu et al., 2022, Science Advances）
研究团队认为，这些亮色岩石与海盗一号火星着陆器原位观察到的破碎岩石在形貌上相似，是一层本地发育的硬壳（duricrust）。但海盗一号着陆区的硬壳层相对脆薄，可能是由大气中的水汽长期和火星表面土壤相互作用胶结形成。祝融号着陆点的硬壳似乎更耐侵蚀，并在周围松散的土壤中形成厚层（图3），这需要大量的液态水，而单靠大气中的水蒸气无法形成。同时研究发现着陆区不存在明显的地表径流或河道留下的痕迹，而且巡视路线周围并未发现由水体蒸发形成的蓬松松脆的表面和盐霜残留物，从而排除了表面大规模水体活动的可能。研究团队提出一种形成机制是，沉积期前的土壤风化层在富含盐类的地下水上升或渗透期间经历了胶结和岩化作用，形成了观察到的板状岩石。盐类胶结物从毛细孔隙或靠近潜水面的地下水中沉淀，发生活跃的蒸发和聚集。地下水位的间歇性波动可能会使硬壳进一步增厚，并形成层状结构。随后覆盖在硬壳上的表土受到侵蚀作用流失，使得抗侵蚀的硬壳层暴露了出来（图3）。
图3.祝融着陆区富含硫酸盐的岩化硬壳形成过程示意图。第1阶段：蒸发发生在地下水位附近和毛细边缘地带，盐胶结物在该区域沉淀析出。沉积期前风化层通过胶结和岩化作用形成了一层薄薄的硬壳层。第2阶段：地下水位波动增厚硬壳层。第3阶段：松散沉积物被侵蚀暴露出抗侵蚀的硬壳层。（Liu et al., 2022, Science Advances）