图1：火星上探测到的倾斜反射与地球海洋沉积物的对比。(A) 澳大利亚Shark Bay滨海沉积物的探地雷达图像；(B)“祝融号”火星次表层穿透雷达低频通道雷达剖面图

图2：“祝融号”登陆点地下倾斜沉积地形的形成过程示意图。（A）潮汐作用下形成的层状结构；（B）随着古海岸线的后退，液态水消失，沉积作用停止。随后，长期的物理和化学风化改变了岩石和矿物的性质，形成了火星表层，导致沉积物被现今的火星表面土壤所覆盖

　　在国家自然科学基金项目（批准号：41874120、52179126）等资助下，广州大学刘海教授团队通过将水文地质学原理和地球物理的学科交叉融合，利用所提出的逆时偏移成像算法和”祝融号”火星次表层穿透雷达数据重构了着陆区火星地质构造，在火星地质演化与水文过程的解译方面取得新进展，发现了古海洋地下倾斜沉积层。研究成果以“火星成像发现古海洋地下沉积层（Ancient ocean coastal deposits imaged on Mars）”为题，于2025年2月25日在线发表于《美国国家科学院院刊》（PNAS）杂志上。论文链接：https://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.2422213122。

　　火星拥有与地球相似的地质特征和周期变化，是深空探测的热点之一。大量基于遥感影像的研究已经发现火星表面存在干涸河床、冲积扇和三角洲等典型流水特征，表明火星历史上可能存在大量液态水。然而，关于火星北部低地覆盖面积达表面三分之一的古代海洋是否存在一直存在争议。这些争议主要由于由遥感数据推断的古海岸线高度分布不一致，以及40亿年来火星表面经历的撞击、风化、和重塑等过程掩盖了表面直接证据。

　　中国首辆火星车“祝融号”于2021年5月15日成功着陆乌托邦平原南部，并于2022年5月18日进入休眠前行驶了1921米，采集了丰富的科学数据。火星次表层穿透雷达是搭载在“祝融号”上的科学载荷，旨在探测地下结构和可能存在的水冰。

　　本研究通过逆时偏移成像算法重构“祝融号”火星次表层雷达低频通道采集的反射信号，在地下10-35米处识别出一系列倾角为6°-20°的反射层，连续分布超过1.3公里，且全部朝向北部低地方向倾斜。这些结构与地球海岸沉积物特征高度吻合，其一致性和物理特性排除了风成沙堆、熔岩管道或河流冲积等其他成因。这一发现为火星北部平原曾存在古老海洋提供了直接且有力的地下证据，表明该区域曾存在持续稳定的大型水体环境，而非短暂的融水事件。如此大规模的沉积结构需要活跃的波浪和稳定的潮汐环境，这不仅提供了支持火星北部曾存在古海洋的关键证据，也为理解火星古代气候及环境变化提供了关键见解，对探索火星潜在的生命痕迹具有重要指导意义。

　　该研究成果产生广泛影响，在中央电视台、人民日报、新华网，美国时代周刊、福布斯和英国BBC等国内外主流媒体进行宣传报道。