首个直接性原位探测证据支持 火星北部平原曾经存在过海洋

图为“祝融号”观测的岩石和沉积层理素描图。中国地质大学（武汉）供图

由中国地质大学 (武汉) 地球科学学院教授肖龙领导的国际研究团队通过综合分析“祝融号”火星车搭载的多光谱相机获取的科学数据，首次在火星表面发现海洋沉积岩的岩石学证据，证明了火星北部曾经存在过海洋。

5月18日，相关研究成果以《乌托邦平原海洋沉积岩的证据：祝融号火星车的观测》为题，在综合性期刊《国家科学评论》上发表。

全景图像记录海洋存在证据

目前的火星寒冷干燥，缺乏流水与生命痕迹，但数十亿年前的火星环境或许和今天大不相同。

过去的研究已证明，早期火星曾存在过大量的液态水。科学家通过地貌分析和数值模拟提出了火星古海洋假说，认为可能存在的古海洋区域形成了一个特殊的海洋沉积地质单元，被称为北方荒原组。但该假说一直缺少原位探测数据的支持，因此火星北部平原是否存在过海洋一直存在争议。

2021年，我国“天问一号”火星任务搭载的“祝融号”火星车成功着陆于火星北部平原东部的乌托邦平原南部边缘，位于前人所提出的古海岸线附近的北方荒原组。

着陆以来，“祝融号”一直在向南驶向潜在的海岸线区域，并对沿途出露的北方荒原组地层展开观测。

“祝融号”行驶了约1900米，利用不同成像和分析系统对露头和地表岩石进行详细的就位观测。其中，“祝融号”的导航和地形相机已获得了106组全景图像，详细记录了“祝融号”行进路线附近许多岩石的表面形态与构造特征。

“我们查看‘祝融号’火星车车载相机传回的照片时，发现这些裸露的岩石发育层理构造，显著不同于火星表面常见的火山岩，也不同于风沙沉积形成的层理构造，这些层理知识指示的双向水流特点，与地球滨—浅海环境中的低能量潮汐流一致。”肖龙介绍。

为重塑火星历史提供新启示

基于多光谱相机获取的岩石影像，肖龙研究团队详细分析了“祝融号”火星车巡视区内石块的表面构造。

因所观测的岩石均位于“祝融号”巡视区内，研究团队将其代表的地质单元命名为祝融段。

研究团队发现，祝融段内的岩石通常保留有局部呈透镜状的交错层理组构，以多种小型交错层理为主，伴随少量透镜状压扁层理和小型水道结构的沉积构造。其中，组成交错层理的层系在两个相反的方向叠覆倾斜，指示双向古水流环境。

此外，由于层系厚度和粒度在不同方向上具有较大差异，表明古水流在两个方向上存在强度差异。

肖龙介绍，这种双向水流模式通常由具有周期性流向变化的流体作用所形成，在风成环境及河流环境中并不常见，但在地球的滨—浅海环境中很常见。

相比地球而言，火星只有两颗小卫星，使得其表面具有低能量的潮汐系统，在这种潮汐环境中只能形成小规模的层理构造。同时，研究中识别的底形和沉积构造具有支持其为流水沉积而非风成沉积的证据。

据悉，上述研究对祝融段岩石的观测结果，是迄今为止首个支持火星北部平原古海洋存在的直接性原位探测证据。“祝融号”着陆点位置表明，观察到的沉积构造可能形成于北部平原古海洋的海退过程中。

该研究在北方荒原组中发现的沉积构造为重塑火星历史提供了新启示。“未来‘祝融号’对该区域的深入探测和采样返回，将加深我们对火星宜居性和生命痕迹保存的认识。”肖龙说。（记者 吴纯新 通讯员 王俊芳 梁睿华）