5月17日，由搜狐主辦的2025搜狐科技年度論壇在北京盛大開幕。多位院士、科學家與產業界人士齊聚一堂，激發智慧的深度碰撞，奔赴科技的星辰大海。

本屆論壇線上線下結合，開啟全天的思想盛宴。在上午的線上直播中，廣州大學劉海教授，發表了題為《“祝融號”火星車次表層穿透雷達揭示的烏托邦平原南部古海洋沉積層》的演講。

劉海指出，火星是太陽系中與地球最相似的類地行星，位于宜居帶內，地貌多樣，并存在液態水痕跡，兩極還覆蓋著大量水冰，因此被視為星際移民的首選目標。

人類自上世紀60年代起就開始探測火星，核心目標是尋找水和生命的痕跡。早期的探測發現了水活動的間接證據，并推測火星遠古時期可能擁有海洋。但由于遙感數據推斷的古海岸線高度不一致，加之火星表面經歷了劇烈的地質變遷，這一假說至今仍存在爭議。

劉海講述了“祝融號”的探測過程，2021 年“祝融號”在火星北部烏托邦平原著陸探測，其搭載的火星次表層穿透雷達低頻通道在火表以下10-35米深度識別出76個地下傾斜反射體，分布范圍超1.3公里且均向地勢低的北方傾斜。

將其與地球濱海沉積物的雷達圖像對比，發現其傾角平均值為14.5°，標準差為2.9°，數據落在地球濱海沉積物傾角的典型范圍內，推測可能是古代海洋環境中形成的濱海沉積物。

此外，劉海稱通過與河流沉積物、熔巖流、風成沙丘的反射特征和介電常數等方面進行對比，排除了這些傾斜反射層的其他成因，為本火星北部低地平原曾存在古代海洋提供了直接的地下證據。

“祝融號的發現為火星曾宜居提供了必要但非充分條件，祝融號的發現只是打開了一個小孔，讓我們看到了火星過去水文環境的一孔之見，仍有大量謎題等待我們去解答。”劉海如是說。

以下為演講全文：

大家好，我是廣州大學劉海，今天我分享的題目“祝融號”火星車次表層穿透雷達揭示的烏托邦平原南部古海洋沉積層。

火星作為一顆類地行星與地球有很多相似之處。首先它位于太陽系宜居帶以內，是繼地球以外最適合人類生存的巖質行星，火星公轉周期約為687個地球日。其次，自轉軸傾角與地球相近，因此它也擁有明顯的四季變化。火星的晝夜周期與地球驚人的相似，一個火星日為24.66 小時，火星表面重力約為地球的38%，這些相似之處為人類在火星長期居住創造了可能性。

雖然火星平均溫度較低，約為零下63攝氏度，但部分赤道地區日間溫度可達20攝氏度。火星擁有大氣層，雖然壓力僅為地球的1%，但在太陽系行星中最接近地球。因此，火星被認為是人類星際移民的首選目標。

在地表特征方面，火星擁有豐富多樣的地貌，包括巨大的峽谷、高聳的山脈和廣闊的沙漠等類似地球的地質特征。其中，峽谷、河道網絡和多邊型泥裂等地貌特征均表明火星的表面曾經存在液態水。最重要的是，火星兩極存在大量水冰，且冰蓋規模可觀。這些發現引發了科學家們對火星水資源開展持續探索的興趣。

人類火星探測起步于上世紀60年代，到目前為止，全球共實施了48次火星探測任務，它們的核心目標是尋找水與生命存在的證據。比如早期的“海盜號”任務就是在火星表面開展生命痕跡的初步探索。而之后的“勇氣號”、“機遇號”、“好奇號”等火星車陸續在火星表面找到了水活動的間接證據。這些成果幫助我們逐步建立一個重要推論，火星早期可能存在過古海洋，甚至具備過宜居條件。

通過對火星表面的遙感圖像進行分析，有學者認為火星北部低地可能曾經存在覆蓋火星表面 1/ 3面積的古代海洋。然而，由于遙感數據推斷的古海岸線高度分布不一致，落差達幾百米，以及40億年來火星表面經歷了撞擊、風化和重塑等過程扭曲甚至掩蓋了古代海洋的表面證據。因此，火星古代海洋假說仍存在爭議。

2021 年，我國首次火星探測任務天問一號搭載的“祝融號”火星車順利在火星北部烏托邦平原著陸并開展探測，其著陸點距離過去幾十年中假設的古海岸線約280公里。這為開展火星次表層沉積物的原位探測創造了可能。“祝融號”火星車搭載的火星次表層穿透雷達是一種雙頻探地雷達系統，其科學目標是探測火星次表層結構及可能存在的水冰，其中低頻通道在火壤中探測深度超過100米。

截至2022年5月18日，“祝融號”火星車在烏托邦平原向南朝著推測的古海岸線行駛了約1.9公里，采集了大量的科學數據。我們通過分析“祝融號”火星次表層穿透雷達低頻通道的實測數據，在沿途火表以下10 -35米深度范圍內共識別出76個地下傾斜反射體。

這些反射體的分布范圍超過了1.3公里，所有反射體均向北方地勢低的方向傾斜。這讓我們聯想到了海洋環境中形成的濱海沉積物，因此我們將其與地球濱海沉積物的雷達圖像進行對比分析。

上方這個圖是澳大利亞Shark Bay海灘沉積物的探地雷達圖剖面，其呈現出單一方向的傾斜、層理連續、傾角平緩的典型沉積特征。而下圖中“祝融號”所探測到的傾斜反射與其高度一致。隨后我們統計了這些火星次表層沉積層傾角的分布情況，它們的平均值為14.5°，標準差為2.9°。

我們將這個結果與來自地球21個濱海沉積環境的雷達傾角數據進行比對，發現火星數據完全落在地球濱海沉積物傾角的典型范圍之內。因此，我們推測火星上這些反射層可能是古代海洋環境中形成了濱海沉積物。

那么火星上這些傾斜反射層是否可能來自其他沉積環境？比如河流系統，由于河道的遷徙和水動力作用，河流沉積物往往非對稱地分布于河道兩側，并具有交錯層理結構。然而，“祝融號”次表層雷達觀測到的反射界面呈現平行層理，且傾向一致，不符合河流沉積的成因。

此外，我們排除了熔巖流或火山堆積物的可能性，通過雷達數據反演，“祝融號”探測路徑下方火壤介電常數在3-7之間，遠低于熔巖流區域的介電常數。從形態上來看，熔巖流通常呈現波浪狀或者膨脹狀的反射界面，既不具備層理連續性，也沒有統一的傾斜方向，與觀測到的反射界面特征不符。

最后，我們也排除了風成沙丘的可能性。風成沙丘的內部結構通常具有明顯的層理傾角變化。即使在同一沙丘內部，因風向和沙粒堆積作用的變化，層理傾角也會呈現空間變化，而“祝融號”雷達數據中的反射層缺乏這種傾角變化規律，與風成沙丘特征不符。

綜上所述，本研究結果為火星北部低地平原曾存在古代海洋提供了直接的地下證據。如此大規模的沉積物表明它們是在一個持久且穩定的古代海洋潮汐環境中沉積形成的，而非短暫的融水事件，這為我們理解火星早期的氣候與水循環，探索生命存在的可能性提供了一個關鍵拼圖。然而，我們也要明確一點，有水不等于有生命，也不等于宜居，但至少“祝融號”的發現為火星曾經宜居這個問題提供了一個必要但非充分的條件。

隨著氣候變干，液態水逐漸從火星表面消失，濱海沉積物被風化火壤所覆蓋。那么這些水去哪了呢？這可能是由于火星的磁場減弱，導致其無法抵擋太陽風對大氣層的剝離，同時火星內部活動減弱，火山活動減少，無法補充大氣。最終，火星大氣變得稀薄，使得液態水無法穩定存在。這些水有的逃逸到太空，有的滲入地下形成冰層或與礦物結合，還有一部分至今仍存在于火星兩極的冰蓋中。“祝融號”的發現只是打開了一個小孔，讓我們看到了火星過去水文環境的一孔之見，但還有大量的謎題等待我們去解答。