火星埃律西昂平原（Elysium Planitia）位于南北半球分界的过渡带，是研究火星地层结构和地质演化历史的关键区域之一。该平原经历了流水、风成和火山作用等复杂地表改造过程，前人已在宏观地质过程方面取得了系统性的研究进展。然而，针对该平原的区域结构研究相对较少，区域地质过程对于理解埃律西昂平原复杂的地质演化过程至关重要。

图1 火星刻耳柏洛斯平原地质图（Vaucher et al., 2009）。白色虚线框中的掩埋撞击坑为本文研究区域

图2 （a） 通过SHARAD数据在掩埋撞击坑内提取的地下反射信号分布情况。青色虚线为该撞击坑范围，直径约为85 km，伴有中央峰隆起。黑色实线为SHARAD经过该撞击坑且有两层地下反射的轨道路径，其中蓝色实线对应于右侧雷达剖面的轨道；黄色实线为能够观测到下伏层地下反射的空间范围（雷达剖面中的青色线）；白色虚线为下伏层地下反射范围的凸边界，包围面积约为2138.4 km2。（b-e）去噪后的SHARAD剖面及反射层提取结果（青色线）示意图

中国科学院地质与地球物理研究所深地资源与装备实验室博士后房鹏等，针对区域地质过程研究的空白，利用火星轨道浅表探测雷达SHARAD对埃律西昂平原中东部（刻耳柏洛斯平原）内的一个掩埋撞击坑进行研究（图1）。通过对SHARAD数据进行信噪分离，并提取了撞击坑内连续的地下反射信号（图2），并对撞击坑内的分层介质进行了介电常数和介电损耗反演。研究结果表明，该掩埋撞击坑内存在两层地下反射，其中浅层反射几乎覆盖了整个撞击坑，而深层反射仅覆盖了撞击坑西南的部分区域（图2）。结合反演结果和埃律西昂平原地区熔岩活动的地质背景，推断上覆层为表土与熔岩流混合物，密度较低；下伏层和底层为致密熔岩流。此外，下伏层和底层之间存在一个薄层，推测其形成过程可能如下：在下伏层和底层的两期熔岩就位间隙，撞击坑边缘及外围溅射物受到较强的风蚀和搬运，在撞击坑西南部形成连续的薄层沉积（图3）。结合撞击坑及其附近的熔岩流年代，对每个层位的年代进行了约束，推断当时具有较高的沙尘沉积速率（大于现今火星沙尘沉积速率0.4 g/m2/yr）。该结果与火星晚亚马逊纪中低纬度普遍存在的风蚀环境相符合。

图3 撞击坑内填充物沉积过程及每个层位对应的年代。不同颜色箭头对应每种可能的组合。在下伏层和底层熔岩流就位期间存在一薄层沉积，推断为撞击坑边缘的风蚀物

该项研究对认识火星埃律西昂平原浅表沉积物质来源和地层演化提供了新的认识。研究成果发表于Science China Earth Sciences（Fang P, Fa W, Zhang J, Lin Y. SHARAD study on the structures and permittivity of a buried impact crater in Martian Central Elysium Planitia[J]. Science China Earth Sciences, 2023, 66: 2452–2462. DOI: 10.1007/s11430-022-1062-1.）。