研究称36亿年前，火星上或曾存在一片海洋，中国火星车在探寻水源证据时取得重大发现

据美媒2月28日报道，一项最新研究表明，36亿年前，火星上可能曾存在一片海洋，海浪拍打着沙滩。2021年5月至2022年5月期间，中国的“祝融号”火星车及其探地雷达在火星上探测到了古老的海岸线。

“祝融号”着陆于乌托邦平原，这是火星上已知最大撞击盆地内的一片平原，靠近火星北半球的一系列山脊。科学家们长期以来一直怀疑这些山脊可能是海岸线的遗迹，因此“祝融号”踏上了寻找古老水源证据的征程。

这项研究基于“祝融号”收集的数据，其雷达仪器深入地表下方，探测隐藏的岩层。该研究于周一发表在《美国国家科学院院刊》上。

“我们在火星上发现了一些地方，它们曾经看起来像古老的海滩和古老的河流三角洲”，宾夕法尼亚州立大学地球科学系助理教授、该研究的合著者本杰明·卡德纳斯在一份声明中说，“我们发现了风、海浪和充足的沙子的证据——一个真正的、适合度假的海滩。”

此外，研究作者写道，火星环境可能比先前认为的更加温暖和湿润，持续了数千万年之久。

这一发现为越来越多的证据增添了分量，表明这颗红色星球曾经拥有更温暖、更湿润的气候，以及覆盖了火星表面三分之一的海洋——这些条件可能为生命创造了宜居环境。

探寻火星的古老海洋

20世纪70年代，美国宇航局的“水手9号”和“海盗2号”是首批发现火星上存在古老海洋迹象的任务。

澳大利亚珀斯科廷大学太空科学与技术中心的高级讲师、行星科学家亚伦·卡沃西表示，乌托邦平原可追溯到赫斯珀里亚纪，即37亿至30亿年前，与火星更古老的区域相比，这里缺乏大量水存在的证据。卡沃西没有参与这项新研究。

“20世纪70年代，‘水手9号’轨道器首次在火星赫斯珀里亚纪地表拍摄到巨大的峡谷，但它们通常被认为是地下水涌到地表的灾难性爆发，而不是静止水体的证据，”卡沃西说，“人们认为，到这个时候，火星的气候已经变冷，地表已经干涸。”

多个航天器捕捉到的观测数据表明，随着火星大气的消失，火星上的大部分水逃逸到了太空中——天文学家仍在调查是什么导致了这一戏剧性的变化。随着星球的冷却，一些水可能以冰的形式转移到地下，或与岩石结合形成矿物。

“海盗号”拍摄的图像展示了火星北半球一个看似海岸线的特征。但与地球上平坦的海岸线截然不同，这个火星特征崎岖不规则，高度差达10公里。

该研究的合著者、加州大学伯克利分校地球与行星科学教授迈克尔·曼加和他的同事此前曾提出，该地区的火山活动以及火星自转的变化改变了海岸线，导致其随时间变得不平整。

“因为火星的自转轴发生了变化，火星的形状也发生了变化。所以曾经平坦的地方现在不再平坦了”，曼加说。

但卡沃西表示，科学家们最需要的是“实地”观测，或者在这种情况下，是火星车的轨迹观测。“祝融号”将能够观察乌托邦平原下埋藏的岩层是火山岩，还是含有与海洋沉积物一致的沉积物。

海岸线的倾斜

“祝融号”着陆后，沿着乌托邦平原的山脊行驶，用雷达收集地表以下260英尺（80米）的数据。

在地下10至35米处，“祝融号”的雷达探测到了与地球上分层海滩相似的沉积结构，这些结构以14.5度的角度倾斜。雷达还测量了颗粒的大小，与沙粒的大小相匹配。

曼加表示，这些结构看起来不像沙丘，它们看起来不像撞击坑。它们看起来不像熔岩流。这时我们开始考虑海洋。这些特征的走向与古老海岸线的走向平行。

研究作者表示，这些结构与地球上的海岸沉积物非常相似，比如孟加拉湾发现的沉积物，这些沉积物是由长期稳定的海洋存在而形成的。研究小组表示，他们认为火星车发现了“滨岸沉积物”，这些沉积物是潮汐和海浪携带的沉积物向海洋倾斜，经过数百万年形成的。

卡德纳斯表示：“这立即引起了我们的注意，因为它表明这里有海浪，这意味着存在空气和水的动态界面，当我们回顾地球上最早的生命是在哪里发展时，它是在海洋和陆地的相互作用中产生的，所以这描绘了一幅古老宜居环境的画面，这样的环境可能适宜微生物生命存在。”

河流可能帮助将沉积物倾倒入海洋，然后海浪将这些沉积物分布开来，形成海滩。沉积岩、雕刻出的河道，甚至美国宇航局“毅力号”火星车研究的古老河流三角洲遗迹，都展示了水曾经如何塑造了火星的地貌。

卡德纳斯表示，海洋干涸后，海滩可能被火山爆发和尘暴带来的物质覆盖，从而有效地保存了海岸线。

“要知道火星过去35亿年的侵蚀可能如何改变或完全抹去海洋的证据，这始终是一个挑战，”他说，“但这些沉积物不同。这是一组非常独特的数据。”

曼加表示，现在，研究小组希望确定海洋内波浪和潮汐的高度、海洋持续了多久，以及它是否提供了一个可能宜居的环境。

法国国家科学研究中心高级研究科学家兼研究主任弗朗索瓦·福热表示，他并不完全相信研究中提出的假设，即只有海洋海岸线才能解释雷达数据。福热没有参与这项新研究。

“我认为我们不能确定这些观测结果不能通过沙丘过程来解释，”福热说，他认为在火星上沙丘的形成更有可能。

与此同时，伦敦自然历史博物馆的行星科学家和博士后研究员乔·麦克尼尔博士认为，这项发现通过提供关键的地下证据，为火星北部曾存在古老海洋的假设增加了分量。麦克尼尔没有参与这项新研究。

麦克尼尔说：“如果这些海岸沉积物确实代表了古老海洋边缘沉积物的沉积，这表明存在长期稳定的液态水，这对火星的气候历史具有重大影响，这意味着火星曾经有条件支持一个水文系统，在相当长的时间内可能存在宜居环境。”