逐梦苍穹：地大人探秘火星之旅

　　地大新闻网讯（通讯员黄爱武 张娇 摄影张睿）火星是太阳系中与地球最为相近的天体，是最有可能存在生命的天体，也是未来人类向地球外移民的首选目的地。也正因此，火星研究一直是科学界的热点。当下人们虽不能把地球上的实验室搬到火星上去，却能在地球上探究火星。位于我国青海省的柴达木盆地有着大规模奇特的类火星地貌，是极佳的天然火星实验场。

　　自2014年开始，我校肖龙教授带领团队在柴达木盆地进行了8年火星类比研究，获得了一批新的数据资料，论证了该地区作为类火星地貌研究基地所具备的条件，以及天体生物学研究意义，由此打开了一扇人类在地球上认识火星的窗口。

　　8年探索：在荒漠探寻火星奥秘

　　打开罗盘，展开地形图，调试对讲机，2021年7月16日，肖龙带领团队又一次出现在了柴达木盆地。

　　“王江研究风沙，赵健楠关注河流湖泊，黄婷继续寻找极端环境下的生命存在……”肖龙现场布置着任务。

　　东台沙丘位于柴达木盆地腹地，形似一条长龙，长约5000米、宽约100米、高约30米，在宽阔的盆地中非常显眼。通过这个沙丘可以推测周围环境的风向，肖龙每年来都会对沙丘进行一番测量，以观察它的细微变化，这次也不例外。

　　已经56岁的肖龙，有着与他年龄不相符的敏捷。只见他三步并作两步轻松登上了东台沙丘的顶端，其他人跟在后面，显得有些吃力。

　　“这座沙丘我每年都来，它在缓慢移动。”完成东台沙丘科考任务后，肖龙脱下鞋子，抖掉里面的沙子，便赶往柴达木盆地的另一个科考地点。

　　这是他在柴达木盆地进行火星类比研究的第八个年头了。

　　自2014年开始，肖龙每年夏季都会带领团队到柴达木盆地进行火星类比研究，每次时间半个月左右。8年来，肖龙及其团队在柴达木累计行程4万公里。团队成员都是肖龙带过的研究生，有的已是副教授，有的是相关研究领域的骨干。

　　柴达木盆地气候干旱、环境恶劣，要在这里开展研究并不容易。

　　“来一次柴达木盆地便要脱一层皮，主要是晒伤，其实又远不止这些，”肖龙说。中暑、温差大、突至降水、沙尘暴都是常态，他们常年和这些极端条件打交道，但年复一年，肖龙仍带领团队不远千里，如约奔赴柴达木盆地。

　　赵健楠老师回忆，一次在柴达木盆地的无人区研究脊状地貌时，遭遇过沙尘暴。当时，大家四处躲避，却无处可藏，很快就被淹没在遮天蔽日的风沙中。约半小时后，沙尘暴消散，大家的头发、鼻孔、耳朵里到处都是沙子，很多人的脸被沙子砸出了红印。

　　肖龙却觉得这是研究沙尘暴的绝好机会，便不等处理休整，就立刻让大家从各自身上采集沙尘样品，以分析沙尘的成分和来源。

　　他总是这样，不管再恶劣的环境，首先想到的永远是研究。

　　2017年，肖龙带领地大行星研究所，联合澳门科技大学与中国科学院，在柴达木盆地一带联合展开了为期一周的野外考察工作。

　　考察航拍组使用两台无人机对柴达木盆地的多种类火星地貌进行拍摄工作，并选取多个区域建立了数字高程模型；地质组对多种形态的沙丘、雅丹、多边形进行了测量和采样，并作出了详尽的描述与记录。

　　这次考察使科学家对柴达木地区的地质、地貌有了更详尽的认识，也为2020年中国的火星探测计划提供了支持。

　　今年5月22日，祝融号火星车到达火星表面开展探测，肖龙第一时间对它发回的火星地貌照片进行了研究。这一次，他还特意比对了火星上拍摄到的沙丘与柴达木盆地的沙丘。“过去都是研究其他国家火星车拍摄的照片，这次能研究自己国家火星车拍摄的照片，感觉是不一样的。”肖龙的话里有些自豪。

　　目前，肖龙的研究团队在柴达木盆地共有风沙、河流、湖泊、地貌、极端环境下的生命存在等多个研究方向，涉及的科研点位有近百个。

　　干盐滩、雅丹、沙丘、冲沟、干谷……这些火星上的地貌，肖龙及其团队在柴达木盆地都一一找到了，而且几乎是一模一样。

　　除此之外，在柴达木盆地的干盐滩中，肖龙教授团队成员已成功分离出47株细菌和5株真菌。而今年，肖龙团队又新发现了一种真菌——大浪滩沉积物芽孢杆菌。这或许意味着，在相似的火星地貌下，也可能存在类似的生命形态。这一发现无疑为人类对火星生命的探测指出了一个明确的方向。

　　推进火星探测等深空探测任务，是一项长期而艰巨的工程，而在地球特定环境开展类比研究，则为我国的行星探测研究打下了坚实基础。肖龙教授及其团队在柴达木的8年坚守，间接探索着火星的“前世今生”。

　　柴达木盆地：类火星环境的理想之所

　　“为了更加准确地凝练火星探测的科学问题，全世界的科学家们一直试图在地球上寻找类火星环境进行研究工作，这对开展火星探测工作是至关重要的前提基础。”肖龙说。

　　目前，行星科学家已经在地球上建立了30多个相似性火星研究基地，从两极到赤道地区都有分布，例如智利的阿塔卡马沙漠，作为极端干旱区域，与火星的气候条件十分相似；南极麦克默多干谷，寒冷干燥的环境，类比火星上的极端永冻土；西班牙力拓河，以酸性环境开展极端微生物生存环境模拟研究……

　　但是从演变历程到气候地貌来看，中国的柴达木盆地最具有代表性的类火星环境。

　　大约在5亿年前，柴达木盆地还是古海的一部分。由于古板块的俯冲和碰撞作用，南部的昆仑山、东北的祁连山和北部的阿尔金山相继隆起，柴达木便在2亿年前成为内陆盆地，并且在大约2300万年前形成一个高原大湖。

　　周边隆起的大山，阻挡了柴达木盆地接受外来水汽的滋润，使该地区形成了极端干旱的气候环境。而后风取代了水成为了柴达木地表形态的塑造者，形成了丰富、独特的地形和地貌特征。

　　学界认为，火星在40亿年前是一个湿润、温暖，且拥有浓厚大气层的星球。其表面有河流、湖泊和地表沉积物。随着气候由温湿转变为干冷，水对地表结构塑造的主导地位逐渐被风动力所取代，火星的表面逐渐演变成为一个不再宜居的环境

　　从湿润的宜居之地到极度干旱的荒漠，火星与柴达木盆地的演化过程很相似。

　　此外，两者的环境也有着惊人的相似之处。干旱的地表和雅丹群是火星景观的突出特点，这一特点在柴达木盆地也十分明显。雅丹是极度干旱环境下以风为主要风化、侵蚀营力的地貌。在阳光的作用下，火星上稀薄的大气受热不均匀，热空气上升，冷空气下降，于是形成了风。在风力较大的地方，沙粒磨蚀岩层，形成了大量的雅丹地貌。

　　柴达木盆地的雅丹地貌同样由风造就。西风从阿尔金山北侧积蓄到一定强度后，通过茫崖、冷湖一带进入，强烈的狭管效应进一步增强了这里的风力。盛行的西北风对干旱的地表进行强力的雕凿与刻蚀，从而形成了2.24万平方公里的风蚀残丘，是中国最大的雅丹地貌分布区。干旱、苍凉的大地上矗立着龟背形、槽垄形、圆丘形、立柱形等各种形态的雅丹景观，与火星的地表可以说是难分彼此。

　　同时，火星盛行沙尘暴和小型龙卷风，在荒漠环境中常常卷起尘埃，被科学家称为“尘魔”，是火星地表尘埃进入大气的主要途径。而柴达木盆地在夏季时，地表温度高达45℃以上，大气温度却在22℃以下，这样的温差使得小型的龙卷风频繁发生，在干燥的沙地上也形成了此起彼伏的尘魔。

　　此外，过去的火星曾经分布着河流湖泊，研究人员推断，随着气候向极度干旱的转变，在水蒸发的过程中，火星的湖泊逐渐演变成盐湖，最后形成了广袤的盐滩。杰若罗火山口盆地，就被推论是一个古盐湖盆地。

　　在柴达木盆地，盐湖与盐滩也是常见的景观。这里的年蒸发量高达2000毫米以上，在漫长的岁月里，大大小小的咸水湖湖水被不断蒸发，析出的盐粒平整地分布在湖底，逐渐成为了盐湖，例如茶卡盐湖、察尔汗盐湖、西台吉乃尔和东台吉乃尔。当盐湖表面的卤水越来越少，就会形成盐滩，例如昆特依盐滩、察汗斯拉图盐滩和一里坪盐滩。

　　从湿润到干旱的演化过程，从雅丹地貌到尘魔现象，从古盐湖到盐滩的形成，柴达木盆地都与火星高度相似。而且极端的气候环境致使这里成为了无人区，生命在此十分罕见，可以说这里是地球上最像火星的地方。

　　多年来，肖龙对柴达木盆地的类火星地质地貌展开的各种深入研究，评估了其类比火星地貌及地质环境的科学及工程价值。目前柴达木盆地已成为科学家们眼中不可多得的火星研究天然实验室，并得到了国际社会的认可。

　　2019年3月，我国首个火星模拟基地——冷湖火星营地，在柴达木盆地茫崖市冷湖地区建成。在这里，火星营地设计成全封闭式的火星太空舱，可以提供完整的“火星登陆”体验。

　　或许火星很远，但柴达木很近。

　　逐梦苍穹：西部大地燃起火星梦想

　　2020年7月15日至8月15日期间，阿联酋的“希望”号火星项目、中国的“天问一号”计划、美国的“火星2020”计划相继发射，掀起了人类对火星的探测热潮。

　　人类为何频繁地发射火星探测器呢？肖龙解释，在未来，火星几乎是唯一存在移民可能性的行星。另外，火星还可能存在像微生物这种低等生命的可能性。但是在目前的科技条件下，人类正式登陆火星的日子仍是未知数，因此在地球开展类火星研究就显得尤为重要。

　　“行星的类比研究一刻也不能松懈，必须走在行星探测之前”，肖龙说道。他坚信火星上有的，地球上也有，在地球上一样可以做火星的科研，可以从地球的类比研究中来推演火星地貌地质形成过程和气候环境条件，从而为未来中国人登上火星做技术准备。

　　首先，在地球上弄清楚柴达木盆气候变化和地质演化的过程，对了解火星的“前世今生”将有较大帮助。

　　例如，在火星和柴达木盆地都有雅丹群，形成原因雷同，由此可以从柴达木的地貌推演出火星上的地层分布规律和气候规律。

　　“我们对火星的认知还很少，很多地貌的形成是‘多因一果’的情况。”肖龙表示，针对柴达木盆地的野外科考是研究预测火星地质不可或缺的方法，只有通过这种实地考察和验证，才可能得到比较可靠的认识。

　　目前，柴达木盆地西北角已经发现一处适合开展火星环境演化和气候变迁等研究的地区，科学家将其命名为“火星谷”。

　　其次，不仅在地质方面，柴达木盆地的条件还将对探测火星生命提供帮助，而这实际上是未来几年火星探测的重点。

　　肖龙解释说，过去的生命往往会以化石或者微生物的形式保留在沉积物中，在柴达木盆地中的干盐湖区域，由于地表向下的盐度、辐射和含水条件不一样，可能存在不同的微生物。通过探测这些环境中的微生物特征，也有可能对火星生命探测提供启示。

　　澳门科技大学博士后黄婷是肖龙指导的博士生之一，研究方向为天体生物学，她也是国内第一批天体生物学博士。一年前，黄婷在柴达木盆地花土沟大浪滩的一处干盐滩挖开一尺厚的盐壳，经过两份试验样品的培养试验，分离出47株细菌和5株真菌。这意味着生命在极端干旱、高盐、高辐射的环境下依然可以生存，火星的古湖泊中有可能存在相似的生命类型。盐因为蒸发，易潮解，但可以通过吸收火星大气中微量的水蒸气，创造适宜生命的微环境。黄婷由此推测，火星车对火星生命的探测可以集中在富含盐类矿物的浅表地区展开。

　　今年黄婷将采样研究对象瞄准了柴达木盆地的艾肯泉，希望通过对艾肯泉涌的水、沉积物、岩石的采样实验，找到更多生命体。黄婷介绍，因为火星早期水活动和火山活动频繁，产生的热液活动也不少，留下了许多热泉的遗迹。陆地热泉不仅是地球生命的起源之一，也可能从中分析出火星生命存在过的信息。

　　目前的类比研究，还不能百分之百证明火星上有生命。但肖龙认为，把在柴达木盆地寻找生命的路径用在火星上寻找生命的这一类比思路是没错的，同时他也相信未来进一步深入在柴达木盆地模拟对生命的探索，或许能够找到火星上是否存在生命个体的答案。

　　最后，在登陆计划的前期工作中，火星车的设计和火星探测科学目标的论证是重中之重，而柴达木盆地能够为火星车的安全着陆运行及目标确定提供优质的测试场所。

　　火星车在送达火星之前，一般要在地球类似火星的地面进行测试。祝融号火星车在前往火星前，选择的试验场为甘肃的冰川及火山附近。肖龙相信，未来中国的火星车要是去火星探测生命，柴达木盆地应该是最好的测试场。

　　在我国发射“天问一号”前，肖龙曾带领团队参与论证火星探测科学目标，并对探测器预选着陆区地质地貌进行了研究，而这也确保了“天问一号”的圆满成功。“在我们真正打算移民火星之前，必须在地球上做各种试验，包括模拟火星环境下进行居留地和房屋的建造，改造火星大气环境、利用火星土壤进行种植，形成生态圈等等，如此才能确保维持人类前往火星后的长期居住”，肖龙说。

　　实际上，人类在太空探测中走出的每一步，都是建立在严密的科学基础上，容不得一丝一毫的马虎。柴达木盆地的沙丘下埋藏着火星的秘密，科学家们正是通过不断深入的类火星研究，一步步实现星空中闪烁的科研梦想。

　　星空浩瀚无穷，探索永无止境。回溯华夏上下五千年历史，从嫦娥奔月的传说到敦煌飞天的壁画，从唐朝的二十八宿到明朝的万户飞天，中华儿女始终倾诉着对宇宙的向往，编织着飞天的梦想。

　　2021年5月15日7时18分，天问一号探测器成功着陆于火星乌托邦平原南部预选着陆区，我国首次火星探测任务着陆火星取得圆满成功。这意味我国星际探测的征程迈出了的重要一步，实现了从地月系到行星际的跨越，真正走出了地球“摇篮”。

　　火星有中国人的梦想，有人类的梦想。

　　诚然，要真正实现我国十四五规划中的火星探测、取样、采样，乃至未来的人类着陆梦，中国科学家们的科研之路还很长。但肖龙相信，用不了多少年，人类可以登上火星，完全有这个技术条件。相信在不久的将来，更多学子将会投身行星地质研究科考事业。柴达木形态各异的沙丘上，将会留下更多研究者的足迹。　（文字编辑庞伟红）