在一支中国地质学家团队研发出了一种高保真火星土壤模拟物，命名为UPRS-1，能够精确复制乌托邦平原的风化层。
这项技术进步预计将助力即将开展的探测任务，包括中国的天问三号样品返回工作。
-UPRS-1-
UPRS-1 模拟了火星土壤的力学、光谱、物理和化学特性，其依据是中国“天问一号”任务期间着陆于乌托邦平原的“祝融”号火星车以及美国宇航局先前发射的“海盗二号”着陆器的数据。
uprs-1样品图
UPRS-1 是一种火星土壤模拟物，专为模拟火星乌托邦平原表层风化层而设计。它在主量化学元素、光谱特性、颗粒级配、密度、内聚力和内摩擦角等方面与乌托邦平原的火壤具有高度相似性。
中国科学院地质与地球物理研究所的研究团队还提出了一个五指标的定量评估方法，用于评估模拟物与真实火星土壤的相似度。
UPRS-1 的研发过程包括以下几个关键步骤：
- 确定模拟物目标:
- 选择乌托邦平原作为模拟对象的区域，并确定需要模拟的主要化学和物理性质。
- 成分配比:
- 通过分析乌托邦平原土壤的成分，确定模拟物中各种元素的配比。
- 物理性质模拟:
- 调整模拟物的颗粒级配、密度、内聚力和内摩擦角等物理性质，使其与真实火星土壤接近。
- 光谱特性模拟:
- 确保模拟物的光谱特性与乌托邦平原火壤的光谱特征相匹配。
- 相似度评估:
- 使用五指标定量评估方法，对模拟物与真实火星土壤的相似度进行评估，确保其满足研究需求。
UPRS-1 的主要特点包括：
- 高相似度:
- 在主量化学元素、光谱特性、颗粒级配、密度、内聚力和内摩擦角等关键性质上与乌托邦平原火壤高度相似。
- 定量评估:
- 提出了一个五指标的定量评估方法，用于评估模拟物与真实火星土壤的相似度，使得研究更加科学和可信。
- 潜在的矿物学模型:
- UPRS-1 可以作为乌托邦平原土壤潜在的矿物学模型，有助于研究火星表面的地质和环境特征。
该模拟物填补了一个关键的研究空白，因为此前大多数土壤模拟物都侧重于火星南部高地，而非北部低地。
乌托邦平原是一片约3300公里宽的巨大盆地，因其过去水活动的证据而被认为具有重要的地质意义。朱荣的仪器发现了石膏和粘土等含水矿物，这表明这里曾经存在较为湿润的环境。
中国科学院地质与地球物理研究所（IGG）的研究人员在李守定、李娟和林红雷的带领下，以山东省的碎玄武岩为基础，制备了这种模拟物。
随后，他们对其成分进行了微调，使其性质与火星土壤相似，最终与真实的风化层相似度达到了86.1%。
为了确保真实性，团队在模拟火星条件下对UPRS-1的机械行为进行了严格测试。这些努力旨在为未来任务中弹性着陆器、探测车和其他地面系统的设计提供支持。
UPRS-1 还解决了工程挑战，例如美国宇航局 2020 年的 InSight 任务所遇到的挑战，当时土壤穿透困难阻碍了其热探测器的部署。
除了硬件测试之外，UPRS-1 还可以进行从火星土壤中提取水的研究，这是支持人类在火星生存的一项重要能力。据第一作者刁一鸣介绍，该模拟装置将有助于完善“天问三号”任务的关键技术，该任务计划于 2028 年发射。
IGG 团队指出，UPRS-1 还可以用于天体生物学的模拟实验，特别是评估粘土和硫酸盐等矿物质如何影响微生物的生存。
此外，他们还提出了一个新框架，用于评估和开发适合其他火星地形的高精度模拟器。
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