天问一号祝融号火星车在现代火星上发现低纬度有水的证据

根据中国科学院地质与地球物理研究所(IGG)的秦晓光教授领导的一项研究，祝融号火星车通过提供火星低纬度液态水的关键观测证据，在现代火星的沙丘表面发现了水的证据。

来自中科院国家天文台和中科院大气物理研究所的研究人员也参与了这项研究。该研究于4月28日发表在《科学进展》上。

以前的研究已经提供了早期火星上存在大量液态水的证据，但随着后期早期火星大气层的逸出，气候发生了巨大变化。非常低的压力和水蒸气含量使得液态水难以在今天的火星上可持续存在。因此，人们普遍认为水只能以固体或气体形式存在。

尽管如此，在凤凰号的机械臂上观察到的水滴证明，夏季火星上目前的高纬度地区可能会出现咸液态水。数值模拟还表明，适合液态水的气候条件今天可以在火星的某些地区短暂发生。然而，到目前为止，还没有证据表明火星低纬度地区存在液态水。

然而，现在，祝融号火星车的发现填补了这一空白。作为中国天问一号火星探测任务的一部分，祝融号火星车于2021年5月15日成功登陆火星。着陆点位于乌托邦平原(UP)平原(109.925E，25.066N)的南部边缘，北部低地单位位于该平原。

研究人员利用祝融号火星车上的导航和地形相机(NaTeCam)、多光谱相机(MSCam)和火星表面成分探测器(MarSCoDe)获得的数据，研究了着陆区沙丘的不同尺度表面特征和物质成分。

他们在沙丘表面发现了一些重要的形态特征，如结壳、裂缝、造粒、多边形脊和条状痕迹。光谱数据分析表明，沙丘表层富含水合硫酸盐、水合二氧化硅(尤其是蛋白石-CT)、三价氧化铁矿物(尤其是铁水合物)，可能还有氯化物。

“根据祝融号和其他火星探测器测量的气象数据，我们推断这些沙丘表面特征与随后在冷却时落在含盐沙丘表面的霜/雪融化形成的液态盐水有关，”秦教授说。

具体来说，沙丘中的盐会导致霜/雪在低温下融化形成咸液态水。当盐水干燥时，沉淀的水合硫酸盐、蛋白石、氧化铁和其他水合矿物质将砂粒水泥化，形成砂骨体甚至结壳。然后地壳因收缩而进一步破裂。后来的霜冻/融雪过程进一步在地壳表面形成多边形脊和条状痕迹。

沙丘的估计年龄(约4-1.4百万年)和三个水阶段之间的关系表明，在火星亚马逊晚期的大倾斜阶段，水蒸气从极地冰盖向赤道转移，导致低纬度地区反复潮湿的环境。因此，提出了一种水活动的情景，即在火星的大倾角阶段，低纬度地区的冷却促使霜冻/降雪，随后导致在含盐沙丘表面形成结壳和聚集体，从而凝固沙丘并留下液态盐水活动的痕迹。

这一发现为火星低纬度地区的液态水提供了关键的观测证据，那里的表面温度相对温暖，比高纬度地区更适合生命。

“这对于了解火星气候的进化历史，寻找宜居环境以及为未来寻找生命提供关键线索非常重要，”秦教授说。