发岩探测火星地下构造

一项新研究发现，溅射毯——即撞击时从陨石坑喷溅出的岩石及其他物质层——其尺寸会因撞击点下方物质的不同而产生差异。研究人员表示，这一发现有助于科学家利用轨道卫星数据探测埋藏的冰川及其他重要地下特征。

"历来研究者通过陨石坑的尺寸和形状来推断地下物质的特性，"伦敦帝国理工学院英国研究与创新署研究员亚历山德拉·索科沃斯卡表示，"但我们证明陨石坑周围溅射毯的尺寸同样对地下特性敏感。这为我们在表面提供了新的观测指标，有助于确定地下存在的物质。"

索科沃斯卡在布朗大学担任博士后研究员期间完成了该研究，合作者包括布朗大学地球、环境与行星科学系副教授（研究性质）英格丽·道巴尔，她是论文共同作者。

该研究成果发表于《地球物理研究杂志：行星》。

太阳系中遍布着撞击坑，所有拥有固态表面的行星和卫星都布满陨石坑。科学家长期通过陨石坑尺寸和形状探寻地表下的奥秘。地下的强度、孔隙度及其他多种因素都会改变陨石坑特征，这为科学家提供了从轨道窥探行星内部的方法，无需让航天器着陆表面。

在此新研究中，索科沃斯卡试图验证撞击溅射物能否成为另一信息源。她采用计算机模拟——由伦敦帝国理工学院教授、研究共同作者加雷斯·柯林斯共同开发——捕捉行星撞击的物理学特性。模拟中可改变地表深处物质的特性，观测其对喷溅碎片传输距离的影响。测试了多种地下物质类别：固态基岩、埋藏湖床沉积物、冰岩混合体及固态冰川沉积物等。

模拟显示不同地下物质及分层模式产生了差异显著的溅射分布形态。

"溅射半径差异可能相当显著，我们预测可通过火星勘测轨道飞行器搭载的高分辨率成像科学实验相机（HiRISE）在轨道上进行测量，"索科沃斯卡指出，"该方法经充分验证后，有望成为探测地下特性的新型工具。将这项概念验证工作转化为实用工具正是我在帝国理工学院当前研究的主要内容。"

为验证模拟结果，团队考察了火星上两处新形成的撞击坑。因其形成时间较短，溅射毯受侵蚀程度低，便于测量原始尺寸。数据表明其中一处陨石坑位于固态基岩上方，另一处则存在地下冰层。与模型预测一致：位于含冰地下层上方的陨石坑，其溅射毯范围远小于基岩上方陨石坑。

该发现证实溅射半径差异具有可探测性，并能反映已知的地下特性。

研究人员表示，该方法对当前及未来的航天任务具有重要价值。2026年2月，欧洲航天局赫拉航天器将抵达双卫一（Dimorphos）小行星——美国宇航局数年前曾用投射体撞击该小行星以测试偏转威胁地球小行星的可能性。赫拉任务将观测偏转试验形成的陨石坑，以探测小行星内部结构。

"我们的研究表明，未脱离小行星且覆盖其表面的溅射物，可能蕴藏着小行星内部构造的关键信息。"索科沃斯卡强调。

该研究获得了美国宇航局、英国航天局及瑞士国家科学基金会的资助。