在浩瀚宇宙的探索中
火星上是否有水和生命的存在
一直是人类关注的焦点
近日，我院刘海教授团队
在这一领域取得了重大突破
为火星生命起源的探索
带来了新的曙光
2月24日，我院刘海教授团队在国际综合类顶刊《美国科学院院刊》（Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, PNAS）发表题为“Ancient ocean coastal deposits imaged on Mars”的研究论文。广州大学为本论文的第一完成单位，我院博士研究生李鉴辉和刘海教授为共同第一作者。刘海教授、美国加利福尼亚大学伯克利分校Michael 教授和中国科学院空天信息创新研究院方广有研究员为论文的共同通讯作者。
该研究一经发表即引发了广泛关注，其影响力和学术价值得到了国内外主流媒体的高度认可。在国内，该研究相继获得中国日报、中央广播电视总台（涵盖央视频道、央广网）、光明日报、科技日报、中国科学报等国家级权威媒体的深入报道。包括南方日报、南方都市报、广州日报、羊城晚报、新快报、深圳特区报等在内的省市主流媒体均进行了专题报道。
在国际传播层面，该研究的影响力已延伸至全球范围。美国TIME（时代周刊）、福布斯、Popular Science、Newsweek、Axios、SciTechDaily、英国路透社、BBC、卫报、每日电讯报、Sky News、新加坡Channel News Asia、罗马尼亚ZME Science等国际媒体同样给予了重点关注。这一系列报道不仅彰显了该研究的国际影响力，更凸显了其在相关学术领域的重要地位。
▲CCTV-1综合频道《晚间新闻》栏目报道该科研成果
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CCTV-13新闻频道与CCTV-1综合频道联合推出的《新闻30分》栏目报道该科研成果
刘教授团队依托“祝融号”
透过精准的数据挖掘火星的历史奥秘
极富科学意义的研究
让我们更加了解火星的历史演变
火星因其与地球相似的地质特征、季节性变化和昼夜节律而被科学家视为人类星际移民的首选目标。然而，关于火星水资源的研究一直存在争议。过去数十年，人类对火星的探测已取得诸多里程碑：轨道探测器拍摄到极地冰盖、火星车在岩石中发现水合矿物、甚至直接探测到地下冰层。然而，这些发现大多集中在高纬度或极地区域。与此同时，关于火星北部低地是否曾存在浩瀚海洋的争论始终未歇。尽管从轨道图像中识别出的可能古海岸线表明火星北部低地可能曾经存在覆盖火星表面三分之一的古代海洋，然而，由于遥感数据推断的古海岸线高度分布不一致，以及40亿年来火星表面经历的撞击、风化和重塑等过程会扭曲或掩盖古代海洋的表面证据，火星古海洋假说仍存在争议。因此，获取火星古海洋的直接证据至关重要。
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火星36亿年前的假想图。蓝色区域显示了现已消失的Deuteronilus古海洋和海岸线。橙色星标表示中国祝融号火星车的着陆点，黄色星标是NASA毅力号火星车的着陆点。
(图片来源: Robert Citron)
中国首辆火星车——祝融号于2021年5月15日着陆于乌托邦平原南部（东经109.925°，北纬25.066°）。祝融号搭载的火星次表层穿透雷达是一种双频探地雷达系统，旨在探测地下结构和可能存在的水冰。其中低频通道（15-95 MHz）能够探测地表以下80 m的深度。截至2022年5月18日，祝融号在乌托邦平原南部行驶了约1.9 km，位于前人提出的海岸线以北约 280 km处，海拔比该海岸线低约500 m。
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乌托邦平原地图、祝融号火星车着陆点和四条可能的古海岸线。
本研究通过分析火星车穿透雷达低频通道的实测数据，在祝融号沿途地表以下10-35米深度范围内识别出76个地下倾斜反射体。这些反射体具有以下特征：（1）空间分布广泛且均匀，覆盖范围超过1.3公里；（2）在相同位置的不同深度可观测到多个平行分布的反射体；（3）所有反射体均呈现向北低地方向倾斜的特征，倾角分布在6°至20°之间，平均倾角为14.5°。这些层理结构与地球沿海沉积物的雷达成像结果惊人地相似，其一致性和物理特性排除了风成沙堆、熔岩管道或河流冲积等其他成因。这些沉积层的大规模存在表明，风浪驱动的沿岸输送为海岸线提供了稳定的泥沙净流入，并形成了海岸线前积层，这种结构只有在持久稳定的大型水体环境中才能形成，而非仅仅是局部和短暂的融水现象。这项研究不仅提供了火星北部平原曾存在古代海洋的关键地下证据，还揭示了火星曾经经历过长期温暖湿润的气候期，这意味着火星曾长期维持适宜液态水存在的温度和气压条件，远超之前估计的短期融水事件。此外，研究发现的海岸线沉积物电介质特性与地球上由细砂和中砂颗粒的介电常数一致，这进一步证实了其海洋沉积物的性质。
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火星上探测到的倾斜反射与地球海洋沉积物的对比。(A)澳大利亚SharkBay滨海沉积物的探地雷达图像（图片来源：R. Jahnert）。(B)祝融号火星次表层穿透雷达低频通道雷达剖面图。
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祝融号着陆点倾斜沉积结构形成过程的示意图。(A) 潮汐沉积作用下形成的分层结构，(B) 随着古代海岸线后退，液态水消失，沉积作用停止。随后经历长期物理和化学风化改变了岩石和矿物的性质，导致火星表面层的形成。因此，沉积物被当前的火星表面土壤覆盖。
此次发现的最大意义，在于将火星液态水的证据从人迹罕至的极地，扩展到了更适合人类活动的中低纬度地区。如果这里曾存在海洋，那么随着气候变迁，大量水分可能以地下冰的形式被封存，为未来火星基地的水资源利用提供了可能。与极地区域相比，中低纬度地区光照和温度条件更适宜人类活动，如果能够接近这些古海洋区域的地下水资源，将大大降低火星基地的建设和维护成本。此外，研究这些古海洋沉积物可以帮助我们了解火星的气候演变历史。
刘海教授表示，下一步将带领团队分析祝融号火星车次表层探地雷达高频通道的数据，获取更丰富的地下散射信息，帮助我们更精细地了解火星地下浅表层的地质结构特征。
火星
作为目前最有可能成为
人类第二家园的候选天体
承载着我们无限的美好遐想
探索火星奥秘
揭示科学原理
期待刘海教授团队不断带来最新成果！
