現代火星上液態水的存在，對於研究現代火星的星際遷移和氣候演化具有重要意義。 液態水是塑造宜居環境甚至火星上生命存在的先決條件。 先前的研究已經證明，早期火星上有大量的液態水，後來隨著早期火星大氣層的逸出，氣候環境發生了重大變化，極低的氣壓和水蒸氣含量使得液態水難以在今天的火星上穩定存在，只能以固體或氣態的形式存在。 然而，在鳳凰號機械臂上觀察到的液滴證明，在火星的高緯度地區，夏季可能會出現鹹液態水，數值模擬也表明，適合液態水存在的氣候條件可以在當今火星的某些地方短暫出現。 然而，仍然缺乏直接的觀測證據證明在溫度最高的火星低緯度地區存在液態水。
2021年，中國天問一號火星任務搭載的祝融號火星車成功降落在烏托邦平原（UP）的南部邊緣。925°e， 25.066°n）。該地區位於火星北半球的晚期北部低地單元，屬於火星低緯度地區。 截至冬眠期，祝融號火星車已經工作了350多個火星日，行駛了約2公里，獲得了大量有價值的科學探測資料。
中國科學院地質與地球物理研究所研究員秦曉光、王旭、吳海斌，國家天文台研究員劉建軍、任新，大氣物理研究所孫勇博士利用“祝融號”攜帶的導航地形相機、多光譜相機和火星表面成分探測器，研究了沙丘的微觀形態特徵和物質成分特徵該區域的表面。同時，通過光譜資料分析發現，沙丘表面富含含水硫酸鹽、蛋白石、含水氧化鐵等物質成分。結合祝融號火星氣象儀的實測資料和其他火星探測器的表面觀測氣象資料，研究人員在排除了地下水和CO2的可能性後，確定這些表面特徵與冷卻過程中鹹沙丘表面的霜凍或降雪有關。 滷水乾燥後，硫酸鹽、蛋白石、氧化鐵等含水礦物質將砂粒粘結形成風積砂團聚體甚至結殼，結殼進一步乾燥形成裂縫。 後來的霜凍和降雪進一步在地殼上形成了液態水活動的痕跡，例如多邊形脊和帶狀水位線。 同時，根據對沙丘隕石坑的統計，確定沙丘形成於約40-140萬年前，並結合水的三相圖關係推斷，在晚亞馬遜時期火星軸線大傾角期間，水汽從極地冰蓋向赤道的擴散和輸送導致了火星的低緯度地區。一種導致沙丘凝固並留下液態水活動痕跡的形成模式。
這些結果推進了對火星低緯度地區液態水地面觀測證據的研究，揭示了現代火星氣候在低緯度地區可能更加潮濕，那裡的表面溫度相對溫暖和合適。 本研究對於探索火星氣候演化史和尋找宜居環境具有重要意義，為未來尋找生命提供了關鍵線索。 研究結果發表在《科學進展》上。
沙丘表面有水跡。 （a） 圖E中橫截面位置的地形等高線圖; （b） 明亮的結殼和疑似澇漬的土壤碎片和深色沙脊上的風積砂團聚體**上的帶狀痕跡; c） 明亮多邊形脊和裂縫的放大影象;（d） 環形帶及其帶狀邊界的痕跡**; e）明沙丘西側兩個縱向深色沙脊之間的凹槽的3D影象，其中白色虛線是圖F截面的位置;（f） 圖E中白線虛線的地形剖面圖。
*：火星沙丘表面的水活動痕跡。
*：中國科學院之聲。
流程編輯：tf060