寻找火星生命再添希望:祝融号揭示火星7.5亿年前仍有水活动
在火星乌托邦平原南部,祝融号火星车的高频雷达波穿透红色星球表层,揭示出埋藏于地下的秘密——一段关于水的往事。
近日,中国科学院地质与地球物理研究所等机构的研究人员通过分析祝融号火星车高频雷达数据,发现火星在约 7.5亿年前 的亚马逊纪中晚期仍存在显著水体活动。这一发现将火星含水历史的时间下限向后推延了数亿年,为寻找火星生命带来了新的希望。
地下探测的技术飞跃
要寻找火星水活动的痕迹,不能只看地表。如今火星表面寒冷干燥,远古水活动的证据早已随着时间流逝而风化消失。然而,地下地层却完整保存了不同时期的地质与气候记录,就像一本尘封的“地质史书”。
2021年5月15日,祝融号火星车成功着陆于火星乌托邦平原南部,带来了破解谜题的“利器”—— 高频四极化地面雷达 。这款雷达工作频率介于450-2150MHz之间,相比同期着陆的毅力号火星车所搭载的150-1200MHz单极化雷达,不仅频率更高,还具备四极化探测能力。
在着陆后的323个火星日内,祝融号累计行驶约1.9公里,持续开展浅层地下探测。研究团队引入了在雷达数据处理中较少应用的多次散射噪声压制方法,在不损伤有效信号的前提下成功抑制噪声,最终实现了 垂向分辨率高达5厘米 的地下成像。这种精度足以识别出火星地下的厘米级薄层沉积结构,为水环境沉积过程提供了确凿证据。
水活动证据的确立
祝融号雷达探测显示,火星乌托邦平原南部着陆区约7米深度范围内发育着多尺度沉积结构,包括米级、分米级与厘米级层理。在米级尺度上,可清晰识别出三套反射特性截然不同的层序:上层与下层呈弱反射特征,中层则显示为强反射界面。
沿祝融号行驶路径,多处地下掩埋陨石坑被清晰成像。其中部分陨石坑深约2.1米,上覆约4米厚的晚期沉积物。更有趣的是,中层与下层普遍发育着倾角约8°-15°、整体向北倾斜的坡面及裂缝构造。
如何确定这些地下结构与水活动相关?研究团队采用了“排除法”。沉积层形成原因主要分为四类:火山熔岩沉积、变质岩沉积、风沙沉积和水沉积。通过分析,研究人员逐一排除了前三种可能性,发现 水沉积是唯一合理解释 。
探测数据显示,祝融号着陆区下层反演获得的介电常数约6.5.与富盐或富黏土沉积层的典型数值一致。底层各向异性参数介于-5%至5%之间,呈弱各向异性,指示富盐沉积物的存在,这些都暗示着历史上水活动的参与。
此外,向南倾斜的铲形断层结构表明,下层岩石相较于上覆地层更具塑性变形特征,暗示其可能富含石膏或岩盐等盐类矿物——此类地层通常与水下沉积环境密切相关。
改写火星演化史
这一发现改写了我们对火星演化历史的认知。火星地质年代分为三个时期:早期挪亚纪(约40-37亿年前)曾广泛发育河流、湖泊乃至海洋;进入西方纪(约37-30亿年前),水活动转为阶段性、突发性过程;至亚马逊纪(30亿年前至今),火星整体进入寒冷干旱环境,科学界普遍认为火星在亚马逊纪已基本失去大规模水体活动。
祝融号的探测结果将火星显著水体活动的时间下限从之前认为的数十亿年前, 向后推延至约7.5亿年前 ,整整延长了数亿年。通过陨石坑计年法,研究团队确定相关沉积层形成于约7.5亿年前,属于火星亚马逊纪中晚期。
综合分析表明,在中-晚亚马逊纪期间,祝融号着陆区经历了一次显著的地表重塑过程,并且该时期火星仍存在持续的水活动。地下陨石坑的掩埋深度与规模进一步指示,该区域在沉积时期处于浅水环境。
寻找火星生命的新希望
祝融号的新发现为寻找火星生命带来了新的希望。水是生命存在的关键条件,火星表面曾有液态水存在的时间越长,生命起源和发展的可能性就越大。
如果生命之火曾在火星上点燃,它会是什么样子?科学家推测,即便火星曾经存在生命,它很可能也没来得及繁荣发展,最多停留在类似地球早期细菌、古菌那样的单细胞微生物阶段。随着火星环境恶化,这些生命形式可能转入地下深处休眠,或者彻底熄灭。
近年来,多个火星探测任务都发现了可能与生命有关的线索。2025年,“好奇”号火星车在盖尔陨石坑的泥岩中发现了含12个碳原子的长链有机分子。NASA的“毅力”号火星车也在古老河床里面发现了潜在的生命信号——岩层里面的有机碳、氧化铁等化学物质,可能为远古微生物生存提供了丰富能量来源。
多个国家在模拟火星环境的研究中,证实很多地球上的微生物甚至某些苔藓,都能在类似火星的严酷条件下暂时存活,这也从另一个角度增强了“生命可能曾适应火星”的设想。
未来,中国的“天问三号”任务计划实施火星取样返回,继续叩问火星的生命之谜。随着更多探测任务的展开,人类对火星生命的追寻将不断深入,或许在不久的将来,我们能够回答这个古老的问题:在浩瀚宇宙中,我们是否孤独?