這一重要行星科學研究，由中國科學家主導并聯合美國高校合作伙伴共同完成，相關成果論文以“火星成像發現古海洋地下沉積層”為題，近日在《美國國家科學院院刊》(PNAS)上發表。
證實火星可能曾經宜居
論文共同通訊作者方廣有研究員表示，這項研究不僅提供了火星北部平原曾存在古代海洋的關鍵地下證據，還揭示火星曾經經歷過長期溫暖濕潤的氣候期，這意味著火星可能曾長期維持適宜液態水存在的溫度和氣壓條件，遠超之前估計的短期融水事件。此外，研究發現的海岸線沉積物電介質特性與地球上由細砂和中砂顆粒的介電常數一致，這也進一步證實其海洋沉積物的性質。
此次發現的最大意義，在于將火星液態水的證據從火星人跡罕至的極地地區，擴展到更適合人類活動的中低緯度地區，證實了火星可能曾經是宜居的。如果這一區域曾存在海洋，那么隨著氣候變遷，大量水分可能以地下冰的形式被封存，為未來火星基地的水資源利用提供了可能，也將大大降低火星基地的建設和維護成本。
火星上探測到的傾斜反射與地球海洋沉積物的對比。中國科學院空天院 供圖
方廣有指出，“祝融號”發現的這些古海洋沉積物保存有火星氣候變化的歷史記錄，“研究這些沉積物可以幫助我們理解火星如何從溫暖濕潤轉變為寒冷干燥，進而指導人類如何改造火星環境，實現火星的長期可持續居住”。
與地球沿海沉積物相似
方廣有介紹說，中國首輛火星車“祝融號”于2021年5月中旬著陸于烏托邦平原南部，搭載有中國科學院空天院研制的火星次表層穿透雷達，用于探測地下結構和可能存在的水冰。“祝融號”行駛的路線位于前人提出可能存在的古海洋海岸線以北約280千米處，海拔比該海岸線低約500米。
通過分析“祝融號”雷達低頻通道實測數據，研究團隊在火星車沿途地表以下10至35米深度范圍內識別出76個地下傾斜反射體。這些反射體空間分布廣泛且均勻，覆蓋范圍超過1.3公里，所有反射體均呈現向北方低地方向傾斜的特征，傾角介于6°至20°之間、平均傾角為14.5°，且在相同位置的不同深度可觀測到多個平行分布的反射體。
火星烏托邦平原地圖、祝融號火星車著陸點和四條可能的古海岸線。中國科學院空天院 供圖
研究團隊指出，這些層理結構與地球沿海沉積物的雷達成像結果驚人地相似，其一致性和物理特性排除了風成沙堆、熔巖管道或河流沖積等其他成因。同時，這些沉積物的大規模存在表明，風浪驅動的沿岸輸送為海岸線提供了穩定的泥沙凈流入，并形成海岸線前積層，該結構只有在持久穩定的大型水體環境中才能形成，而非僅僅是局部和短暫的融水現象。
人類星際移民首選目標
據了解，火星因其與地球相似的地質特征、季節性變化和晝夜節律而被科學家視為人類星際移民的首選目標。過去數十年，人類對火星的探測已取得諸多里程碑成果，但這些發現大多集中在環境極端寒冷的火星高緯度或極地區域，并且關于火星北部低地是否曾存在浩瀚海洋的爭論始終存在，這使得獲取火星古海洋的直接證據至關重要。
這次成功獲取火星古海洋直接證據的國際研究團隊，由來自中國科學院、廣州大學、同濟大學以及美國賓夕法尼亞州立大學、加利福尼亞大學伯克利分校等機構的科學家組成，研究工作得到中國國家航天局、中國首次火星探測任務(天問一號)團隊的支持。(完)
