中國科學院空天信息創新研究院方廣有研究員領導的月球與火星探測雷達研究團隊，在火星探測領域取得了一項突破性的進展。通過分析祝融號火星車傳回的雷達數據，他們發現了位于火星北半球烏托邦平原南部祝融號著陸區地下10至35米深處存在多層傾斜沉積結構。這些地質特征與地球海岸沉積物高度相似，為火星中低緯度地區曾存在古代海洋提供了迄今為止最直接的地下證據。這一成果于北京時間2025年2月25日，在權威學術期刊《美國國家科學院院刊》（PNAS）上正式發表，引起了全球科學界的廣泛關注。
火星，這顆紅色星球，因其與地球相似的地質特征、季節性變化和晝夜節律，一直被科學家視為人類星際移民的首選目標。過去數十年，人類對火星的探測取得了諸多里程碑式的成果，然而，這些發現大多集中在環境極端寒冷的火星高緯度或極地區域。長期以來，關于火星北部低地是否曾存在浩瀚海洋的爭論一直存在，缺乏直接且有力的證據。因此，獲取火星古海洋的直接證據，對于我們理解火星的過去，預測火星的未來，以及規劃人類的火星探索戰略都至關重要。
中國首輛火星車祝融號，于2021年5月15日成功著陸于烏托邦平原南部。它搭載著由中國科學院空天信息創新研究院研制的火星次表層穿透雷達，肩負著探測地下結構和可能存在的水冰的重任。值得注意的是，祝融號行駛的路線位于前人提出可能存在的古海洋海岸線以北約280千米處，海拔比該海岸線低約500米，這使得祝融號的雷達數據對于驗證古海洋假說具有特殊的意義。
研究團隊通過對祝融號雷達低頻通道實測數據的深入分析，在火星車沿途地表以下10至35米深度范圍內識別出了76個地下傾斜反射體。這些反射體空間分布廣泛且均勻，覆蓋范圍超過1.3千米，所有反射體均呈現向北方低地方向傾斜的特征，傾角介于6°至20°之間、平均傾角為14.5°，且在相同位置的不同深度可觀測到多個平行分布的反射體。這種獨特的層理結構，與地球沿海沉積物的雷達成像結果十分相似，其一致性和物理特性排除了風成沙堆、熔巖管道或河流沖積等其他成因的可能性。
研究人員指出，這些沉積物的大規模存在表明，風浪驅動的沿岸輸送為海岸線提供了穩定的泥沙凈流入，并形成了海岸線前積層。這種結構只有在持久穩定的大型水體環境中才能形成，而非僅僅是局部和短暫的融水現象。這意味著，烏托邦平原的地下傾斜沉積結構，很可能是古代海洋長期作用的產物。
這項研究不僅提供了火星北部平原曾存在古代海洋的關鍵地下證據，還揭示了火星曾經經歷過長期溫暖濕潤的氣候期。這意味著火星曾長期維持適宜液態水存在的溫度和氣壓條件，而液態水是生命存在的必要條件之一。此外，研究發現的海岸線沉積物電介質特性與地球上由細砂和中砂顆粒的介電常數一致，這也進一步證實了其海洋沉積物的性質。
將火星上探測到的傾斜反射與地球海洋沉積物進行對比，可以更直觀地理解這一發現的重要性。以澳大利亞Shark Bay濱海沉積物的探地雷達圖像為例，其層理結構與祝融號火星次表層穿透雷達低頻通道雷達剖面圖所顯示的傾斜沉積結構高度相似。這種相似性進一步支持了烏托邦平原地下沉積物是古代海洋沉積的觀點。
研究團隊還提出了祝融號著陸點傾斜沉積結構形成過程的示意圖。在古代，潮汐沉積作用下形成了分層結構。隨著古代海岸線后退，液態水消失，沉積作用停止。隨后，長期物理和化學風化改變了巖石和礦物的性質，導致火星表面層的形成。因此，這些沉積物被當前的火星表面土壤覆蓋。
此次發現的最大意義，在于將火星液態水的證據從火星人跡罕至的極地地區，擴展到了更適合人類活動的中低緯度地區，證實了火星曾經是宜居的。這意味著，火星在遙遠的過去，可能曾經存在過生命，或者具備孕育生命的潛力。如果這一區域曾存在海洋，那么隨著氣候變遷，大量水分可能以地下冰的形式被封存，為未來火星基地的水資源利用提供了可能，也將大大降低火星基地的建設和維護成本。
水是生命之源，也是人類生存和發展的重要資源。在火星上發現大量潛在的地下冰，對于未來人類在火星上建立長期基地至關重要。這意味著，未來的火星探險家們或許可以就地取材，利用這些地下冰來制造飲用水、火箭燃料，甚至是可以用于農業灌溉的水源。這將極大地降低火星任務的成本和風險，并為人類在火星上長期生存創造了有利條件。
此外，這些古海洋沉積物保存了火星氣候變化的歷史記錄。研究這些沉積物可以幫助我們理解火星如何從溫暖濕潤轉變為寒冷干燥，進而指導人類如何改造火星環境，實現火星的長期可持續居住。通過分析這些沉積物的成分、結構和年齡，我們可以了解火星過去的氣候環境，以及火星氣候變化的驅動因素。這些信息對于我們預測火星未來的氣候變化趨勢，并制定相應的改造火星環境的策略至關重要。
例如，我們可以通過研究古海洋沉積物中的有機物，來尋找火星生命存在的證據。即使沒有發現直接的生命跡象，研究古海洋沉積物也可以幫助我們了解火星曾經的宜居性，以及火星生命的起源和演化過程。此外，研究古海洋沉積物還可以幫助我們了解火星的地質演化歷史，以及火星與地球的異同。
總而言之，中國科學院空天信息創新研究院的這項研究成果，為我們理解火星的過去，預測火星的未來，以及規劃人類的火星探索戰略，提供了重要的科學依據。祝融號的發現，不僅證實了火星中低緯度地區曾存在古代海洋，也揭示了火星曾經是一個宜居的星球。這一發現，為人類未來的火星探索和移民計劃，帶來了新的希望。