我国科学家发现火星近地表液态水新证据 季节性地震揭示红色星球水文循环

围绕“火星上是否存在液态水”这一行星科学核心议题,科研界长期依赖遥感影像与雷达反演等手段获取线索,但受分辨率、解释多解性等限制,证据链往往难以闭合。

日前,北京大学相关团队提出并验证一种“从地震学入手”的新路径:通过分析火星地震活动的时间节律,反推浅层地下可能存在的水文过程,为火星近地表液态水再添独立证据。

问题:火星水从何处来、以何种形态存、能否在当下环境中稳定存在,直接关系到火星是否具备支持生命活动的基本条件。

火星整体寒冷且大气稀薄,传统认识认为液态水难以长期维持;但近年来不断出现的盐类分布、季节性表面活动等现象提示,在特定条件下或存在短时、局部、以高盐度溶液为主的液态水。

关键在于,如何在缺少直接取样的前提下,为“正在发生的水文活动”建立更具说服力的观测证据。

原因:研究团队将注意力转向地震记录的“季节性开关”特征。

团队对“洞察号”火星探测器观测到的地震数据进行系统梳理,发现一类地震事件并非全年均匀分布,而是明显集中于火星北半球春夏季,进入寒冷季节后则近乎消退。

这种突发式出现与消失的节律,难以用缓慢的温度变化或单一外部扰动解释,更接近“达到某个阈值即触发”的地下过程。

研究人员由此提出假设:浅层地下可能存在冰—盐—岩石体系,气温回升后冰发生融化,生成盐水并沿裂隙向下渗透;渗流改变断层附近的孔隙压力与摩擦状态,使断层更易发生微小滑动,从而形成可被仪器捕捉的“火震”。

而当气温转冷,水重新冻结、裂隙闭合、孔压回落,震动活动便随之减弱或停止。

为检验上述机理,团队在实验室开展火星环境条件模拟,重点验证盐类在低温下的“降冰点效应”及盐水在多孔介质中的迁移行为。

实验结果显示,盐分确能显著降低冰的融点,使液态盐水在较低温度下形成;同时,盐水在盐度差异驱动下可快速向下迁移,形成相对稳定的输送通道,从而解释为何地表季节变化可能影响到地下数公里深处,并在断层系统中触发微震活动。

研究进一步指出,火星北半球中高纬(约北纬30度以上)区域,可能是此类季节性活跃液态水更易出现的地带。

影响:这一发现的意义在于补齐证据链条的关键一环——不是仅停留在“可能有水”的静态推断,而是通过地震学信号指向“水在参与并驱动过程”的动态证据。

研究提出的“水—震耦合”框架表明:浅层水分可能以一定方式持续补给(例如大气中水汽凝结、霜冻沉积等),在温暖季节融化后向下渗透并诱发震动;震动又可能扩展或激活裂隙,为流体继续下行提供新通道,形成相互强化的循环。

若该框架得到更多观测支持,将推动对火星地下介质、断层活动性与水分迁移路径的系统认知,也为评估火星潜在宜居环境提供更可操作的科学指标。

对策:面向后续探测与研究,需要在“数据验证—区域筛选—任务设计”上形成闭环。

一是推动多源数据交叉验证,将地震观测与轨道雷达、热惯量、矿物盐类分布等资料联合反演,提高解释的唯一性与空间定位能力。

二是针对北半球中高纬等潜在热点区,开展更精细的时空对比分析,明确季节性“火震”的触发阈值、持续时间与空间分布。

三是在未来着陆任务中配置更高灵敏度、宽频段的地震与环境监测载荷,并结合钻探、取样与原位化学分析能力,直接识别盐水形成、迁移与再冻结过程,实现从“间接推断”到“直接证实”的跨越。

四是在行星保护框架下统筹科学探索与风险控制,既要获取关键证据,也要避免对潜在特殊区域造成不可逆影响。

前景:从研究路线看,“以震识水”打开了理解火星的新窗口。

火星并非完全沉寂的天体,其浅层地下可能仍在进行缓慢而持续的物质迁移与能量释放。

未来若能在不同纬度、不同地质背景区建立更长时间序列的地震观测网络,并与环境参数同步记录,将有望判断盐水活动的普遍性与稳定性,厘清火星当代水循环的“注入—储存—迁移—封存”链条。

对我国未来火星探测而言,这一方向不仅关乎科学前沿,也直接服务于着陆区论证、工程安全与宜居性评估等关键环节,为更精准的任务规划提供依据。

这一突破性发现不仅丰富了人类对火星的认知,更展现了我国在行星科学领域的创新能力。

从"天问一号"实现火星环绕、着陆、巡视一步到位,到如今在火星科学研究领域取得原创性成果,中国正稳步迈向深空探测强国行列。

随着研究的深入,这颗红色星球的神秘面纱正被逐步揭开,而每一次科学发现都在为人类探索宇宙、寻找地外生命的伟大征程添砖加瓦。