米兰官网-入“坑”后，他们发现火星7.5亿年前存在水活动—新闻—科学网

距今约7.5亿年前，火星乌托邦平原南部浅表层仍存于显著水体勾当。

这是《国度科学评论》（NSR）2025年12月刊发表的一篇论文患上出的结论，这一结论象征着火星上的水勾当比已往认为的要晚数亿年，为从头熟悉火星天气演化、地质历程以和摸索潜于宜居生命提供了新的主要证据。

这一发明暗地里并不是坦途。“一最先感觉还有挺简朴的，一进去研究才发明，真是入了个‘年夜坑’！”回忆研究过程，论文第一兼通信作者、中国科学院地质与地球物理研究所（如下简称地质地球所）研究员刘伊克曾经这么对于该所时任所长、中国科学院院士吴福元说。

“‘年夜坑’好啊！假如‘坑’不年夜，他人都给做出来了。”吴福元笑着回覆。

入“坑”：读雷达旌旗灯号

今天，间隔地球最远4亿千米的火星是一颗严寒干燥的星球，但它并不是一直云云。科学家发明，这颗红色星球于距今约40亿～37亿年前曾经广泛发育河道、湖泊以致海洋；约37亿～30亿年前，天气逐渐由潮湿转向干旱；30亿年前至今，总体进入严寒干旱情况，仅保留冰、卤盐沉积、地下水上涌、地表冰熔化和局部洪水等有限水勾当。

“相识火星水与天气勾当，对于将来人类摸索火星、选择着陆点以和连续撑持人类勾当具备主要意义。”刘伊克说，这恰是科学界执着在探究这一方针的主要缘故原由。

2021年5月15日，回禄号火星车于乌托邦平原南部乐成着陆。其携带的六年夜科学“设备”中，次表层探测雷达是全车独一可以或许探测地表如下数十米的装备。该雷达有低频、高频两种。

低频雷达可以或许探测地下几十米深的地层。地质地球所的使用相干数据的研究已经经注解，该区域曾经履历两期洪水沉积事务——距今35亿年前至32亿年前曾经发生年夜型洪水勾当，16亿年前仍有小型洪水事务发生。这些发明将火星水勾当时间延伸了近14亿年。

但受限在波长及噪声，低频雷达对于火星浅表10米的地层布局摸索“力所不及”。“若能于火星浅表地层发明水冰将具备更为庞大的实际意义。”刘伊克说。

高频雷达正好可以或许填补低频的“缺憾”。“回禄号高频雷达有四个极化标的目的，含的信息量多，成像分辩率高，对于10米内浅表的探测精度可以到达厘米级。”刘伊克注释道。

“伊克，你来阐发雷达高频旌旗灯号吧。”刘伊克还有记患上，吴福元所长最初把这项使命分给本身时，他由于可以或许介入这一主要阐发而惊喜雀跃。“高频数据阐发及我的专业比力近——我一直于做地动方面的研究，重要于油气及运用地球物理上，比力合适做这项阐发。”他回忆说。

与用地动波给地下布局“做CT”同样，刘伊克注释说，雷达会向地下发射电磁波旌旗灯号，反射的旌旗灯号被吸收器吸收，可以用这些旌旗灯号去“推测”火星地下的布局，从而对于巡视区地下浅层布局举行邃密成像。

不外，刘伊克没有想到的是，高频数据的处置惩罚难度远超预期。“数据噪声尤其年夜。就像你发出一连串的声音，收到无数个反响，噪声与原声重复叠加，很难分辩出本来的声音。”这让他一时觉得“真是跳进了一个‘年夜坑’”。

幸亏他们于地球上功课的经验富厚。刘伊克因于地动屡次波成像与压抑理论及要领方面的立异性研究，成为首位得到国际勘探地球物理学家学会(SEG)雷吉诺德 范信达奖的中国粹者。他领导团队使用这一要领压抑雷达屡次散射噪声，终究还有原出浅表地层清楚的原始旌旗灯号。

他们还有将地动学研究中经常使用的测井阐发、各向异性等要领，迁徙到雷达旌旗灯号解读中，解析火星地层，绘制出着陆区7米深的浅层地表“高清照片”——垂向分辩率高达5厘米，能清楚分辩薄层沉积。

陷“坑”：推理火星演化史

雷达数据成像与介电常数阐发显示，回禄号着陆区7米深的浅表层存于上、中、下三层反射面，上、基层为弱反射面，中层为强反射面；中、基层遍及存于总体向北歪斜的坡面及裂痕组织，存于一处向南歪斜的铲形断层，并存于“碗形”特性——它们是两个已经被掩埋的陨石坑。

怎么按照这些信息判定回禄号着陆区是否存于水呢？这是另外一个让刘伊克挠头的问题。

为了做出科学合理的判定，刘伊克团队拉来了全所差别范畴的专家“切脉”。“做岩石学、组织学、沉积学、地质学、遥感学……差别标的目的的人都加进来了，咱们花了很年夜的功夫，一块会商问题。”他对于《中国科学报》说，“以是咱们的作者末了有27人之多。”

刘伊克记患上，于吴福元及中国科学院院士、天问一号火星探测首席科学家潘永信的牵头下，于地质地球所召开了近10次会商会，睁开“脑筋风暴”。此间，各人常常争辩患上面红耳赤。有人提出假定，有人将其推翻，云云重复。

以沉积层形成为例，刘伊克举例说，其形成缘故原由重要分为四类——火山熔岩沉积、变质岩沉积、风沙沉积、水沉积。研究团队使用“解除法”，一一解除了前三个成因——着陆点四周无火山，间隔近来的火山口超1700千米，熔岩难以达到；回禄号搭载的火星外貌身分阐发仪对于地表岩相阐发未见变质岩；且雷达图象未显示地下存于沙丘。

与此相对于的是，多项证据都指向“水沉积”的形成机制：火星外貌身分阐发仪于地表辨认出多处板状岩石及海滨交错层理的片状岩石，并检测到含水矿物；高频雷告竣像展现了掩埋在中部地层的厘米级薄层沉积布局，其形态与地表沉积岩石层理高度相似，注解其形成在水情况沉积历程；向南歪斜的铲形断层布局注解，基层岩石相较在上覆地层更具塑性变形特性，表示其可能富含石膏或者岩盐等盐类矿物，此类地层凡是与水下沉积情况紧密亲密相干。

此外，与美国毅力号地点的杰泽罗区比拟，回禄号着陆区介质损耗角正切远小在毅力号地点的火山熔岩笼罩区，进一步注解该区域属在沉积情况。只管火星外貌身分阐发仪未直接于地表探测到粘土矿物，但基层反演得到的介电常数约6.5，与富盐或者富粘土沉积层的典型数值一致。底层各向异性参数也唆使富盐沉积物的存于，进一步表示了汗青上水勾当的介入。

“这些都申明，水沉积是独一的合理注释。”刘伊克说。

按照陨石坑计年法，研究团队发明，底层沉积物形成时间约为7.5亿年前。陨石坑掩埋深度与范围进一步唆使，该区域于沉积期间处在浅水情况。与回禄号低频雷达于10～30米深度展现的古海岸线特性具备优良对于应。

综合多重线索，研究团队逐渐“拼出”火星回禄号着陆区7.5亿年以来的演化图景：最初处在液态水情况；今后，局部湖泊或者地下水上升，带来沉积物沉积、碎屑聚集、坡面；跟着时间成长，逐渐形成以含水沉积为特性，经风化、沉积革新的回禄号着陆区浅地表布局。

出“坑”：有成绩感

NSR审稿人认为，这是一项“高质量的研究”，它“创造性地将地动成像要领运用在探地雷达数据……展现了新的地质学信息及注释依据”。

至此，刘伊克终究“出坑”。不外，当被问和将来是否还有会开展行星科学探测相干研究，他直言：“会。”

刘伊克暗示，行星科学正成为地球科学的新生长点。地质地球所是海内最早开展这一范畴结构及研究的机构，早于2003年就最先结构这一学科，2017年于中国科学院年夜学设登时球与行星科学专业。

“这几年，从月球到火星，咱们于行星科学探测方面做患上‘大张旗鼓’。”他笑言，“这方面的研究有挑战，也有成绩感。”（本报实习生赵月对于本文亦有孝敬）

相干论文信息：

https://doi.org/10.1093/nsr/nwaf505