火壤模擬物是與火星土壤具有相似的礦物組分結(jié)構(gòu)和物理力學(xué)性質(zhì)的地球物質(zhì)，是火壤樣品的地球復(fù)制品，火壤模擬物是火星探測(cè)任務(wù)開(kāi)展地面驗(yàn)證的關(guān)鍵材料。依托我國(guó)“天問(wèn)一號(hào)”火星探測(cè)任務(wù)，基于“祝融號(hào)”火星車科學(xué)載荷和“海盜二號(hào)”著陸器原位探測(cè)數(shù)據(jù)，成功研制了火星烏托邦平原土壤模擬物（Utopia Planitia Regolith Simulant-1，簡(jiǎn)稱UPRS-1）。

UPRS-1（圖1）是火星烏托邦平原第一例模擬火壤，同時(shí)滿足礦物組分與工程特性相似，將為未來(lái)“天問(wèn)三號(hào)”火星采樣關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)與地面驗(yàn)證提供支撐。

圖1火星烏托邦平原土壤模擬物（UPRS-1）

中國(guó)科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所李守定、李娟、林紅磊、徐長(zhǎng)儀、岳宗玉、張召彬等跨學(xué)科研究團(tuán)隊(duì)，根據(jù)多光譜相機(jī)（MS Cam）、短波紅外光譜儀（SWIR）、激光誘導(dǎo)擊穿光譜儀（LIBS）、可見(jiàn)光近紅外（VNIR）和X熒光光譜儀（XRFS）等科學(xué)載荷的原位探測(cè)數(shù)據(jù)約束，實(shí)現(xiàn)了火壤模擬物UPRS-1在主量化學(xué)元素、光譜性質(zhì)、顆粒級(jí)配、密度、內(nèi)聚力和內(nèi)摩擦角等六個(gè)方面的相似，提出了化學(xué)成分、物理性質(zhì)、光譜特征、孔隙結(jié)構(gòu)、力學(xué)參數(shù)的5指標(biāo)模擬火壤相似度評(píng)估方法。

研究成果發(fā)表于國(guó)際學(xué)術(shù)期刊Icarus（刁一鳴，林紅磊，李娟*，李守定*，徐長(zhǎng)儀，張召彬，岳宗玉，鄭博，孫修闊，徐濤，陳薪碩，武艷芳，李曉，UPRS-1: A regolith simulant of Utopia Planitia, Mars，Icarus, 2025: 116692, DOI: 10.1016/j.icarus.2025.116692.）。

研究受國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃（2022YFF0504000，2022YFF0503100），國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（42230111，L2424213），中國(guó)科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所重點(diǎn)部署項(xiàng)目（IGGCAS-202102，IGGCAS-201904）和所實(shí)驗(yàn)技術(shù)創(chuàng)新基金（TEC202302）聯(lián)合資助。

火星烏托邦平原土壤模擬物研發(fā)致力于科學(xué)與工程特性同時(shí)相似，是跨學(xué)科深度交叉融合的范例，在此對(duì)研究所 “天問(wèn)一號(hào)” 火星研究團(tuán)隊(duì)所提供的知識(shí)和數(shù)據(jù)支撐致以誠(chéng)摯謝意。

編輯 | 陳永焱

校對(duì) | 陳竟志