火星古气候和古环境的历史是研究火星宜居性的一个重要方面，而火星极地层状地层（PLD）是一个有用的档案，它记录了亚马逊纪晚期（至少过去几百万年以来）的气候变化。自20世纪60年代以来，人们开展了许多研究来解读PLD与古气候的潜在联系，其中最关注的是PLD中气候变化的周期性特征。虽然通过分析PLD的冰层辐射和形态参数揭示了火星的轨道周期，但火星轨道的变化如何驱动PLD的形成以及PLD中记录了何种气候信息尚不完全清楚。未来的研究应侧重于火星极地地区的更广泛区域，集成多个剖面进行综合研究，这有助于阐明PLD在半球尺度上的总体特征和可能的驱动机制。此外，研究人员可通过未来的火星登陆任务钻探层状地层，测量钻探样品的矿物学和地球化学成分，明确揭示PLD的形成及其蕴含的气候演化和周期性特征。
火星古气候和古环境的历史是研究火星宜居性的一个重要方面，而火星极地层状地层（PLD）是一个有用的档案，它记录了亚马逊纪晚期（至少过去几百万年以来）的气候变化。自20世纪60年代以来，人们开展了许多研究来解读PLD与古气候的潜在联系，其中最关注的是PLD中气候变化的周期性特征。虽然通过分析PLD的冰层辐射和形态参数揭示了火星的轨道周期，但火星轨道的变化如何驱动PLD的形成以及PLD中记录了何种气候信息尚不完全清楚。未来的研究应侧重于火星极地地区的更广泛区域，集成多个剖面进行综合研究，这有助于阐明PLD在半球尺度上的总体特征和可能的驱动机制。此外，研究人员可通过未来的火星登陆任务钻探层状地层，测量钻探样品的矿物学和地球化学成分，明确揭示PLD的形成及其蕴含的气候演化和周期性特征。
火星的冰盖是火星极区最显著的地貌特征之一，其季节性变化极为显著。研究表明，每年约有30%的火星大气二氧化碳通过极区的季节性凝华-升华过程参与极地物质循环。这种周期性变化驱动着极地表面与大气之间的物质交换过程。南极季节性冰盖（SPSC）在动态变化过程中可以覆盖数百万平方公里的广阔区域（从90°S到46°S左右），且在南极季节性冰盖的动态变化过程中对全球的大气压力和成分具有明显的影响。充分了解南极季节性冰盖的动态变化是影响火星大气环流的重要环节，同时也是研究火星气候变化的重要途径。本研究综合已有资料进行总结，从研究方法，变化过程，结果对比3个方面阐述了南极季节性冰盖的动态变化过程。将火星南极季节性冰盖的退化过程分为了几个不同的子阶段，梳理了不同子阶段中冰盖的特殊性与退化机制，并总结了现代火星气候的变化与南极季节性冰盖的关系。
火星的冰盖是火星极区最显著的地貌特征之一，其季节性变化极为显著。研究表明，每年约有30%的火星大气二氧化碳通过极区的季节性凝华-升华过程参与极地物质循环。这种周期性变化驱动着极地表面与大气之间的物质交换过程。南极季节性冰盖（SPSC）在动态变化过程中可以覆盖数百万平方公里的广阔区域（从90°S到46°S左右），且在南极季节性冰盖的动态变化过程中对全球的大气压力和成分具有明显的影响。充分了解南极季节性冰盖的动态变化是影响火星大气环流的重要环节，同时也是研究火星气候变化的重要途径。本研究综合已有资料进行总结，从研究方法，变化过程，结果对比3个方面阐述了南极季节性冰盖的动态变化过程。将火星南极季节性冰盖的退化过程分为了几个不同的子阶段，梳理了不同子阶段中冰盖的特殊性与退化机制，并总结了现代火星气候的变化与南极季节性冰盖的关系。
火星的冰盖是火星极区最显著的地貌特征之一，其季节性变化极为显著。研究表明，每年约有30%的火星大气二氧化碳通过极区的季节性凝华-升华过程参与极地物质循环。这种周期性变化驱动着极地表面与大气之间的物质交换过程。南极季节性冰盖（SPSC）在动态变化过程中可以覆盖数百万平方公里的广阔区域（从90°S到46°S左右），且在南极季节性冰盖的动态变化过程中对全球的大气压力和成分具有明显的影响。充分了解南极季节性冰盖的动态变化是影响火星大气环流的重要环节，同时也是研究火星气候变化的重要途径。本研究综合已有资料进行总结，从研究方法，变化过程，结果对比3个方面阐述了南极季节性冰盖的动态变化过程。将火星南极季节性冰盖的退化过程分为了几个不同的子阶段，梳理了不同子阶段中冰盖的特殊性与退化机制，并总结了现代火星气候的变化与南极季节性冰盖的关系。
地貌区划是根据地貌相似性和差异性进行的区域划分，研究火星地貌区划对于理解火星地貌演化历史和合理开发利用火星资源具有重要意义。然而，目前火星地貌区划的研究尚处于空白状态，约定俗成的火星地名缺乏明确边界，且各营力改造地貌边界尚不清晰。鉴于此，本文采用布格重力、地形、遥感影像、地质图等多源数据，提出了一套“大区—地区—区”三级地貌分区划分方案。首先，基于地球物理、地形特征等不同要素数据绘制火星大地构造域界线，作为一级地貌大区的分界线。其次，基于不同地形因子，通过随机森林结合SHAP模型（SHapley Additive exPlanations），以地貌相似度聚类地质单元，划定二级地貌地区的分界线。再次，收集火山、冰川、风沙、水成地貌数据，以自适应最优带宽核密度估计法得到的营力作用区域作为三级地貌区的分界线。最后，整合一级、二级、三级地貌分区界线，并按一级到三级的顺序命名地貌分区单元。该地貌分区方案耦合了地貌形态与成因，考虑了不同要素对构造域界线的影响，解决了传统聚类结果破碎度高的问题，并以半自动的方式减少了全球性制图带来的工作量及主观性，对未来火星地貌演化研究具有较高的参考价值。
地貌区划是根据地貌相似性和差异性进行的区域划分，研究火星地貌区划对于理解火星地貌演化历史和合理开发利用火星资源具有重要意义。然而，目前火星地貌区划的研究尚处于空白状态，约定俗成的火星地名缺乏明确边界，且各营力改造地貌边界尚不清晰。鉴于此，本文采用布格重力、地形、遥感影像、地质图等多源数据，提出了一套“大区—地区—区”三级地貌分区划分方案。首先，基于地球物理、地形特征等不同要素数据绘制火星大地构造域界线，作为一级地貌大区的分界线。其次，基于不同地形因子，通过随机森林结合SHAP模型（SHapley Additive exPlanations），以地貌相似度聚类地质单元，划定二级地貌地区的分界线。再次，收集火山、冰川、风沙、水成地貌数据，以自适应最优带宽核密度估计法得到的营力作用区域作为三级地貌区的分界线。最后，整合一级、二级、三级地貌分区界线，并按一级到三级的顺序命名地貌分区单元。该地貌分区方案耦合了地貌形态与成因，考虑了不同要素对构造域界线的影响，解决了传统聚类结果破碎度高的问题，并以半自动的方式减少了全球性制图带来的工作量及主观性，对未来火星地貌演化研究具有较高的参考价值。
地貌区划是根据地貌相似性和差异性进行的区域划分，研究火星地貌区划对于理解火星地貌演化历史和合理开发利用火星资源具有重要意义。然而，目前火星地貌区划的研究尚处于空白状态，约定俗成的火星地名缺乏明确边界，且各营力改造地貌边界尚不清晰。鉴于此，本文采用布格重力、地形、遥感影像、地质图等多源数据，提出了一套“大区—地区—区”三级地貌分区划分方案。首先，基于地球物理、地形特征等不同要素数据绘制火星大地构造域界线，作为一级地貌大区的分界线。其次，基于不同地形因子，通过随机森林结合SHAP模型（SHapley Additive exPlanations），以地貌相似度聚类地质单元，划定二级地貌地区的分界线。再次，收集火山、冰川、风沙、水成地貌数据，以自适应最优带宽核密度估计法得到的营力作用区域作为三级地貌区的分界线。最后，整合一级、二级、三级地貌分区界线，并按一级到三级的顺序命名地貌分区单元。该地貌分区方案耦合了地貌形态与成因，考虑了不同要素对构造域界线的影响，解决了传统聚类结果破碎度高的问题，并以半自动的方式减少了全球性制图带来的工作量及主观性，对未来火星地貌演化研究具有较高的参考价值。
采样返回是未来国内外火星探测任务的重点。为进一步了解火星宜居性、寻找火星生命迹象，中国计划于2030年左右实施“天问三号”火星采样返回任务。选择合适的着陆点对于确保任务目标的达成具有重要意义。本文利用火星高分辨率遥感影像和地形数据，对位于火星阿拉伯（Arabia）高地西北部的切鲁利（Cerulli）撞击坑区域的地质特征进行详细分析，识别该区域内的撞击地貌、水成地貌和冰川地貌等地貌类型，开展撞击坑统计定年探究，进而编制了研究区域地质图。研究结果表明：Cerulli撞击坑形成于诺亚纪/西方纪之交（～3.7 Ga），并在西方纪至亚马逊纪存在广泛的水和冰川活动；区域内峡谷网的形成机制可能与撞击事件导致的液态水释放或火星轨道倾角变化导致的冰川活动相关，而多期次的水活动为宜居环境和生命的形成与保存提供了条件。因此，本研究推断该区域可作为“天问三号”等未来火星采样返回任务的备选着陆点。
采样返回是未来国内外火星探测任务的重点。为进一步了解火星宜居性、寻找火星生命迹象，中国计划于2030年左右实施“天问三号”火星采样返回任务。选择合适的着陆点对于确保任务目标的达成具有重要意义。本文利用火星高分辨率遥感影像和地形数据，对位于火星阿拉伯（Arabia）高地西北部的切鲁利（Cerulli）撞击坑区域的地质特征进行详细分析，识别该区域内的撞击地貌、水成地貌和冰川地貌等地貌类型，开展撞击坑统计定年探究，进而编制了研究区域地质图。研究结果表明：Cerulli撞击坑形成于诺亚纪/西方纪之交（～3.7 Ga），并在西方纪至亚马逊纪存在广泛的水和冰川活动；区域内峡谷网的形成机制可能与撞击事件导致的液态水释放或火星轨道倾角变化导致的冰川活动相关，而多期次的水活动为宜居环境和生命的形成与保存提供了条件。因此，本研究推断该区域可作为“天问三号”等未来火星采样返回任务的备选着陆点。