當人類將目光投向浩瀚宇宙,火星始終是最受關注的星球之一。它不僅與地球在地質特征、季節(jié)變化和晝夜節(jié)律等方面存在諸多相似之處,更因其可能存在的宜居條件,成為人類星際移民的理想候選地。長久以來,關于火星北半球低地是否存在古海洋的爭議從未停歇,而近期我國科研團隊基于祝融號火星車的探測數(shù)據(jù),為這一謎題帶來了突破性進展。
2021年5月15日,我國首輛火星車祝融號成功著陸于火星北半球烏托邦平原南部。作為探索火星的“先鋒”,它搭載了由中國科學院空天信息創(chuàng)新研究院研制的火星次表層穿透雷達。這一“秘密武器”的主要任務是探測火星地下結構,并尋找可能存在的水冰資源。在執(zhí)行任務過程中,祝融號不僅完成了既定目標,還意外揭開了火星遠古海岸線的神秘面紗。
研究團隊在分析祝融號雷達低頻通道實測數(shù)據(jù)時,發(fā)現(xiàn)了一個令人振奮的現(xiàn)象:在火星車沿途地表以下10至35米的深度范圍內,存在76個地下傾斜反射體。這些反射體分布廣泛且均勻,覆蓋范圍超過1.3公里。更引人注目的是,它們全部朝著北方低地方向傾斜,傾角在6°至20°之間,平均傾角為14.5°。在相同位置的不同深度,還能觀測到多個平行分布的反射體。科學家們通過對比地球上的類似結構,排除了風成沙堆、熔巖管道或河流沖積等其他成因的可能性。
這些層理結構的形成需要特定條件。研究表明,它們與地球沿海沉積物的雷達成像結果高度相似,說明火星曾存在持久穩(wěn)定的大型水體環(huán)境。只有在這樣的環(huán)境中,風浪才能驅動沿岸輸送,為海岸線帶來穩(wěn)定的泥沙凈流入,進而形成海岸線前積層。這一發(fā)現(xiàn)為火星中低緯度地區(qū)曾存在古代海洋提供了迄今最直接的地下證據(jù)。
與此同時,中國地質大學(武漢)肖龍教授領導的國際研究團隊也取得了重要成果。他們通過對祝融號火星車搭載的多光譜相機獲取的數(shù)據(jù)進行綜合分析,首次在火星表面發(fā)現(xiàn)了海洋沉積巖的巖石學證據(jù)。祝融號在行駛過程中拍攝到的裸露巖石,具有獨特的層理構造,既不同于火星常見的火山巖,也與風沙沉積形成的層理構造存在明顯差異。這些層理指示了雙向水流的特點,與地球濱—淺海環(huán)境中的低能潮汐流一致。組成交錯層理的層系在兩個相反方向疊覆傾斜,進一步證明了古水流環(huán)境的雙向性。
科學家們認為,這種雙向水流模式在地球的濱—淺海環(huán)境中較為常見,尤其是在火星因小衛(wèi)星而形成的低能量潮汐系統(tǒng)里,小規(guī)模層理構造更容易出現(xiàn)。這些發(fā)現(xiàn)表明,火星可能曾經(jīng)歷過長期溫暖濕潤的氣候期,表面存在廣袤的海洋。而祝融號著陸點的位置顯示,觀測到的沉積構造很可能形成于北部平原古海洋的海退過程中。
此次發(fā)現(xiàn)的意義不僅限于科學探索。它將火星液態(tài)水的證據(jù)從極地地區(qū)拓展到了更適合人類活動的中低緯度地區(qū),證實了火星曾經(jīng)很可能具備宜居條件。如果這一區(qū)域確實曾有海洋,隨著氣候變遷,大量水分或許以地下冰的形式被封存起來。這對未來建立火星基地而言是一個重大利好,因為這意味著人類有可能在火星獲取水資源,從而大幅降低基地的建設和維護成本。
這些古海洋沉積物還像一本本史書,保存了火星氣候變化的歷史記錄。通過研究它們,科學家們可以更好地理解火星是如何從溫暖濕潤走向如今的寒冷干燥。這對于未來人類改造火星環(huán)境、實現(xiàn)長期可持續(xù)居住具有重要的指導意義。
然而,火星古海洋仍有許多未解之謎等待探索。例如,目前的火星氣候模擬結果并不支持火星曾經(jīng)存在長時間溫暖環(huán)境,這與地貌觀察結果存在矛盾。但正是這種矛盾激發(fā)了科學家們的好奇心,推動他們不斷深入研究。每一個新發(fā)現(xiàn)都像在黑暗中點亮一盞燈,雖然照亮了一片區(qū)域,卻又在更廣闊的未知中激發(fā)我們繼續(xù)前行。