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(chǎn)業(yè)界人士齊聚一堂，激發(fā)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(jié)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(fā)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(nèi)，地貌多樣，并存在液態(tài)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(fā)現(xiàn)了水活動的間接證據(jù)，并推測火星遠古時期可能擁有海洋。但由于遙感數(shù)據(jù)推斷的古海岸線高度不一致，加之火星表面經(jīng)歷了劇烈的地質(zhì)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(fā)現(xiàn)其傾角平均值為14.5°，標準差為2.9°，數(shù)據(jù)落在地球濱海沉積物傾角的典型范圍內(nèi)，推測可能是古代海洋環(huán)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(shù)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(jù)。

“祝融號的發(fā)現(xiàn)為火星曾宜居提供了必要但非充分條件，祝融號的發(fā)現(xiàn)只是打開了一個小孔，讓我們看到了火星過去水文環(huán)境的一孔之見，仍有大量謎題等待我們?nèi)ソ獯?。”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(nèi)，是繼地球以外最適合人類生存的巖質(zhì)行星，火星公轉(zhuǎn)周期約為687個地球日。其次，自轉(zhuǎn)軸傾角與地球相近，因此它也擁有明顯的四季變化?；鹦堑臅円怪芷谂c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(chuàng)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(qū)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(zhì)特征。其中，峽谷、河道網(wǎng)絡(luò)和多邊型泥裂等地貌特征均表明火星的表面曾經(jīng)存在液態(tài)水。最重要的是，火星兩極存在大量水冰，且冰蓋規(guī)?？捎^。這些發(fā)現(xiàn)引發(fā)了科學家們對火星水資源開展持續(xù)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(wù)，它們的核心目標是尋找水與生命存在的證據(jù)。比如早期的“海盜號”任務(wù)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(xù)在火星表面找到了水活動的間接證據(jù)。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(jīng)存在覆蓋火星表面 1/ 3面積的古代海洋。然而，由于遙感數(shù)據(jù)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(jīng)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(jù)。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(wù)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(shè)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(chuàng)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(tǒng)，其科學目標是探測火星次表層結(jié)構(gòu)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(shù)據(jù)。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(shù)據(jù)，在沿途火表以下10 -35米深度范圍內(nèi)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(lián)想到了海洋環(huán)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(xiàn)出單一方向的傾斜、層理連續(xù)、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(tǒng)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(jié)果與來自地球21個濱海沉積環(huán)境的雷達傾角數(shù)據(jù)進行比對，發(fā)現(xiàn)火星數(shù)據(jù)完全落在地球濱海沉積物傾角的典型范圍之內(nèi)。因此，我們推測火星上這些反射層可能是古代海洋環(huán)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(huán)境？比如河流系統(tǒng)，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(cè)，并具有交錯層理結(jié)構(gòu)。然而，“祝融號”次表層雷達觀測到的反射界面呈現(xiàn)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(shù)據(jù)反演，“祝融號”探測路徑下方火壤介電常數(shù)在3-7之間，遠低于熔巖流區(qū)域的介電常數(shù)。從形態(tài)上來看，熔巖流通常呈現(xiàn)波浪狀或者膨脹狀的反射界面，既不具備層理連續(xù)性，也沒有統(tǒng)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(nèi)部結(jié)構(gòu)通常具有明顯的層理傾角變化。即使在同一沙丘內(nèi)部，因風向和沙粒堆積作用的變化，層理傾角也會呈現(xiàn)空間變化，而“祝融號”雷達數(shù)據(jù)中的反射層缺乏這種傾角變化規(guī)律，與風成沙丘特征不符。

綜上所述，本研究結(jié)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(jù)。如此大規(guī)模的沉積物表明它們是在一個持久且穩(wěn)定的古代海洋潮汐環(huán)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(huán)，探索生命存在的可能性提供了一個關(guān)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(fā)現(xiàn)為火星曾經(jīng)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(tài)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(nèi)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(tài)水無法穩(wěn)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(jié)合，還有一部分至今仍存在于火星兩極的冰蓋中?！白Ｈ谔枴钡陌l(fā)現(xiàn)只是打開了一個小孔，讓我們看到了火星過去水文環(huán)境的一孔之見，但還有大量的謎題等待我們?nèi)ソ獯稹?/p>