现代火星上是否存在液态水，对于星际迁徙和了解现代火星气候演化具有重要意义。 液态水是塑造火星宜居环境乃至生命存在的前提。 过去的研究证明，早期火星上存在大量液态水。 液态水在今天的火星上无法稳定存在，只能以固态或气态存在。 不过，“凤凰”机械臂上观测到的液滴证明，夏季火星高纬度地区可以出现含盐液态水，数值模拟也表明，一些地方可以暂时出现适合液态水存在的气候条件今天在火星上。 然而，目前还没有直接的观测证据表明火星低纬度地区温度最高的地区存在液态水。
2021年，我国天问一号火星任务搭载的“祝融号”火星车成功着陆乌托邦平原（UP）（109.925°E，25.066°N）南缘，该平原位于北半球晚西方低地。火星北半球（northern lowlands）单位，属于火星低纬度地区。 截至冬眠，“祝融”号火星车已工作350多个火星日，行程约2公里现代火星存在液态水，获取了大量宝贵的科学探索数据。
中国科学院地质与地球物理研究所秦晓光研究员、王旭研究员、吴海滨研究员，国家天文台刘建军研究员、任鑫研究员，国家天文台孙勇博士等20余人团队中国科学院大气物理研究所。 导航地形相机、多光谱相机和火星地表成分探测器对该地区沙丘表面的微观形貌和物质成分特征进行了深入研究，首次发现沙丘上存在结壳和裂缝“祝融”着陆区地表，集聚、多边形脊、带状水痕等地表特征（图1），通过光谱数据分析发现，沙丘表面富含含水硫酸盐、蛋白石、水合氧化铁等物质成分。 结合“祝融”号火星气象仪的实测数据和其他火星探测器的地表观测气象数据，在排除地下水和CO2的可能性后，确定这些地表特征与地表结霜或降雪有关冷却过程中的咸沙丘。
图1 沙丘表面的水迹
(a) 图e剖面位置的地形等高线图； (b) MSCam 鸟瞰照片，显示明亮地壳上的带状痕迹和暗色沙脊上疑似浸水的土壤碎片和风吹沙粒； (c) 多边形脊和裂缝的明亮放大图像； (d) 环形带及其条状边界痕迹的照片； (e) 明亮沙丘西侧两个纵向暗脊之间的槽的 3D 图像，其中白色虚线为图 f 剖面的位置； (f) 图e中白色虚线的地形剖面
含盐沙在低温下促使霜雪融化，形成含盐液态水。 盐水干燥后，硫酸盐、蛋白石和氧化铁等含水矿物质会粘附在沙子上，形成风沙聚集体，甚至结壳，进一步干燥形成龟。 裂缝。 后期的霜冻和降雪进一步在地壳上形成多边形脊线、带状水痕等液态水活动痕迹。 同时，根据对沙丘上陨石坑的统计，确定沙丘形成于距今约40万至140万年。 结合水的三相图关系推算，在亚马逊纪晚期火星地轴高倾角时期，水汽从极地冰盖流出。 向赤道的扩散和传输导致了火星低纬度地区的多重潮湿环境。 因此，研究人员提出，火星地轴倾角较大的低纬度地区气温较低，有利于霜冻和降雪，导致盐渍沙丘表面结壳和结块。 一种导致沙丘凝固并留下液态水活动痕迹的形成模式。
这一发现填补了火星低纬度地区液态水地面观测证据的空白，揭示了现代火星气候在地表温度相对温暖适宜的低纬度地区可能出现更湿润的环境。 这一发现对于了解火星气候演化史和寻找宜居环境具有重要意义，也为未来寻找生命提供了关键线索。
视频说明：
沙丘表面与水有关的特征
焦点一：亮砂面结壳裂纹，暗砂面风沙粒
焦点二：光亮沙坡地表环形区及区内岩土块周围的碎屑，沟底带状痕迹，坡面结皮、裂缝及次生沙波纹，及黑暗沙脊上的聚集体
焦点三：光亮砂体光滑表面的结壳和裂隙，侵蚀面上和表面的裂隙和次生沙纹
看点四：沙脊间洼地明亮的多边形山脊
研究成果近期在线发表于国际知名学术期刊Science Advances（秦晓光#*、任鑫#*、王旭#*、刘建军#*、吴海滨、曾兴国、孙勇、陈兆鹏、张世豪，张一中，陈王立，刘斌，刘大伟现代火星存在液态水，郭林，李康康，曾祥钊，黄海，张清，余松政，李春来，郭正堂。火星低纬度地区的现代水：来自火星的潜在证据沙丘表面。科学进展，2023.)。
美国编辑：赵汝新
