從中國科學院空天信息創新研究院獲悉，該院方廣有研究員領導的月球與火星探測雷達研究團隊發現，位於火星北半球烏托邦平原南部「祝融號」着陸區的地下10至35米深處存在多層傾斜沉積結構。這些地質特徵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最直接的地下證據。
這一成果以《火星成像發現古海洋地下沉積層》（Ancient ocean coastal deposits imaged on Mars）為題，於北京時間2025年2月25日發表在《美國國家科學院院刊》（PNAS）上。
火星因其與地球相似的地質特徵、季節性變化和晝夜節律而被科學家視為人類星際移民的首選目標。過去數十年，人類對火星的探測已取得諸多里程碑成果，但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，並且關於火星北部低地是否曾存在浩瀚海洋的爭論始終存在，這使得獲取火星古海洋的直接證據至關重要。
中國首輛火星車祝融號於2021年5月15日着陸於烏托邦平原南部，搭載有中國科學院空天信息創新研究院研製的火星次表層穿透雷達，用於探測地下結構和可能存在的水冰。祝融號行駛的路線位於前人提出可能存在的古海洋海岸線以北約280km處，海拔比該海岸線低約500m。
研究團隊通過分析祝融號雷達低頻通道實測數據，在火星車沿途地表以下10至35米深度範圍內識別出76個地下傾斜反射體。這些發射體空間分布廣泛且均勻，覆蓋範圍超過1.3公里，所有反射體均呈現向北方低地方向傾斜的特徵，傾角介於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。這些層理結構與地球沿海沉積物的雷達成像結果驚人地相似，其一致性和物理特性排除了風成沙堆、熔岩管道或河流沖積等其他成因。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，並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，這意味着火星可能曾長期維持適宜液態水存在的溫度和氣壓條件，遠超之前估計的短期融水事件。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。
此次發現的最大意義，在於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，證實了火星可能曾經是宜居的。如果這一區域曾存在海洋，那麼隨着氣候變遷，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。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乾燥，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。
本研究由來自廣州大學、中國科學院、同濟大學、賓夕法尼亞州立大學以及加利福尼亞大學伯克利分校等機構的國際科學家團隊共同完成，廣州大學博士生李鑒輝和劉海教授為共同第一作者，劉海、Michael Manga和方廣有擔任通訊作者。研究得到了中國國家航天局、中國首次火星探測任務（天問一號）團隊的支持，同時也獲得了中國國家自然科學基金和廣東省基礎與應用基礎研究基金的資助。
