7月23日，我國首次火星探測任務(wù)“天問一號”探測器點(diǎn)火升空?；鹦鞘请x太陽第四近的行星，與地球鄰近且環(huán)境最為相似，是人類走出地月系統(tǒng)開展深空探測的首選目標(biāo)。

由于距離遙遠(yuǎn)，科學(xué)家一直在地球上尋找類火星環(huán)境進(jìn)行研究工作。我國的柴達(dá)木盆地是地球上最大的類火星環(huán)境，對其進(jìn)行的科學(xué)考察則能為世人矚目的火星探測提供極為重要的類比資料。柴達(dá)木與火星有何相似之處？它對火星研究領(lǐng)域有哪些重要意義？

▲科考車在柴達(dá)木盆地的鹽灘環(huán)境留下車轍印，這里土質(zhì)疏松，地表多為強(qiáng)風(fēng)吹走細(xì)小沙塵顆粒之后留下的礫石。攝影/李一良

火星：與地球最為相似的行星

太陽系八大行星之一的火星，距離地球2.25億公里，是離地球最近的行星，也是太陽系中與地球最為相似的行星。它的自轉(zhuǎn)軸傾角、自轉(zhuǎn)周期均與地球相近，平均火星日為24小時(shí)39分35.244秒，公轉(zhuǎn)一周約為地球公轉(zhuǎn)時(shí)間的兩倍。

在40億年前，火星是一個(gè)濕潤、溫暖，且擁有濃厚大氣層的星球。它的巖石圈、水和大氣之間的相互作用在地表形成了河流、湖泊和地表沉積物。在演化的早期，火星對生命是一個(gè)宜居的環(huán)境，科學(xué)家甚至不能排除現(xiàn)在火星的深部土壤環(huán)境仍然有生命存在的可能性——火星有可能曾經(jīng)孕育過生命，有可能現(xiàn)在還有生命，還有可能未來能孕育生命。

▲這是1998年使用1000張海盜號衛(wèi)星照片制作的火星全景照，在赤道附近，巨大的水手峽谷清晰可見。圖源/ NASA/JPL-Caltech/USGS

后來，火星的氣候由溫暖轉(zhuǎn)為干冷，湖泊河流消失，大規(guī)模風(fēng)成地貌形成。與此同時(shí)，火星上還有火山活動(dòng)，并且曾受到隕石撞擊。因此，它的表面發(fā)育了地球上幾乎所有類型的地貌，包括火山地貌、冰川地貌、風(fēng)沙地貌、流水地貌、斷陷峽谷以及撞擊坑等。

無論是宜居條件、氣候變化還是地形地貌，火星與地球都有相似之處。如果要探索地外文明，火星會(huì)是人類的第一站，而在地球上的類火星環(huán)境，是火星研究的重要參考。

▲這是298公里直徑的牛頓小行星撞擊坑內(nèi)部一個(gè)小型沖擊坑北部坑壁上的沖溝，沖溝的形成可能與水、泥石流有關(guān)。圖源/ NASA/JPL-Caltech/MSSS

火星VS柴達(dá)木：

從濕潤到干旱，從風(fēng)沙到鹽湖

目前，行星科學(xué)家已經(jīng)在地球上建立了30多個(gè)相似性研究基地，從兩極到赤道地區(qū)都有分布，例如智利的阿塔卡馬沙漠，作為極端干旱區(qū)域，與火星的氣候條件十分相似；南極麥克默多干谷，寒冷干燥的環(huán)境，類比火星上的極端永凍土；西班牙力拓河（即紅酒河），以酸性環(huán)境開展極端微生物生存環(huán)境模擬研究……但是從氣候到地貌上看，中國的柴達(dá)木盆地是最具有代表性的類火星環(huán)境。

柴達(dá)木盆地位于青海省西北部，青藏高原東北部，主要分布在青海省海西蒙古族藏族自治州境內(nèi)，西北抵阿爾金山脈；西南至昆侖山脈；東北到祁連山脈，面積約24萬平方公里，是中國三大內(nèi)陸盆地之一，屬于封閉性的巨大山間斷陷盆地。

大約在5億年前，這里還是古海的一部分。由于古板塊的俯沖和碰撞作用，南部的昆侖山、東北的祁連山和北部的阿爾金山相繼隆起，柴達(dá)木便在2億年前成為內(nèi)陸盆地，并且在大約2300萬年前形成一個(gè)高原大湖。

周邊隆起的大山阻擋了柴達(dá)木盆地接受外來水汽的滋潤，形成了極端干旱的氣候環(huán)境——盆地內(nèi)部的年降水量長期少于50毫米，而盆地的西部更是低至14毫米。原本的大湖逐漸蒸發(fā)消失，風(fēng)取代了水成為了柴達(dá)木地表形態(tài)的塑造者，形成了豐富、獨(dú)特的地形和地貌特征。

從濕潤的宜居之地到極度干旱的荒漠，火星與柴達(dá)木盆地的演化過程何其相似，因此兩者的環(huán)境也有著驚人的相似之處。

▲柴達(dá)木盆地的寂靜和干旱，與火星環(huán)境高度相似，有時(shí)候，只有天上的云才能提醒人們這里還屬于地球。攝影/李一良

干旱的地表和雅丹群是火星景觀的突出特點(diǎn)，這一特點(diǎn)在柴達(dá)木盆地也十分明顯。雅丹是極度干旱環(huán)境下以風(fēng)為主要風(fēng)化、侵蝕營力的地貌。在陽光的作用下，火星上稀薄的大氣受熱不均勻，熱空氣上升，冷空氣下降，于是形成了風(fēng)。在風(fēng)力較大的地方，沙粒磨蝕巖層，形成了大量的雅丹地貌。

柴達(dá)木盆地的雅丹地貌同樣由風(fēng)造就。西風(fēng)從阿爾金山北側(cè)積蓄到一定強(qiáng)度后，通過茫崖、冷湖一帶進(jìn)入，強(qiáng)烈的狹管效應(yīng)進(jìn)一步增強(qiáng)了這里的風(fēng)力。據(jù)統(tǒng)計(jì)，冷湖、茫崖一帶風(fēng)速大于每秒5米的大風(fēng)日數(shù)，每年可達(dá)289天至318天，而8級以上的大風(fēng)日，年均高達(dá)110天。盛行的西北風(fēng)對干旱的地表進(jìn)行強(qiáng)力的雕鑿與刻蝕，從而形成了2.24萬平方公里的風(fēng)蝕殘丘，是中國最大的雅丹地貌分布區(qū)。干旱、蒼涼的大地上矗立著龜背形、槽壟形、圓丘形、立柱形等各種形態(tài)的雅丹景觀，與火星的地表可以說是難分彼此。

▲柴達(dá)木盆地西部廣泛分布的雅丹地貌區(qū)里，常能見到演化到晚期的的雅丹地貌，與火星上的雅丹地貌十分相似。攝影/楊勇

風(fēng)塑造了雅丹地貌，也吹起了塵埃。由于火星與柴達(dá)木盆地同樣是極度干旱的環(huán)境，有著干燥、疏松、細(xì)粒的土壤，當(dāng)大風(fēng)吹過，在地表就會(huì)留下長長的拖尾——風(fēng)吹痕由此形成。2003年，火星奧德賽號搭載的熱發(fā)射成像系統(tǒng)在火星的南緯6.3°，東經(jīng)14.1°拍攝到巨大的風(fēng)吹痕，在柴達(dá)木盆地的西北部邊緣沙丘也有類似現(xiàn)象。

▲在柴達(dá)木盆地的西北部邊緣地區(qū)，由于常年刮風(fēng)，在干燥的土壤表面形成了風(fēng)吹痕，與火星上的痕跡十分相似。攝影/李一良

同時(shí)，火星盛行沙塵暴和小型龍卷風(fēng)，在荒漠環(huán)境中常常卷起塵埃，被科學(xué)家稱為“塵魔”，是火星地表塵埃進(jìn)入大氣的主要途徑。而柴達(dá)木盆地在夏季時(shí)，地表溫度高達(dá)45℃以上，大氣溫度卻在22℃以下，這樣的溫差使得小型的龍卷風(fēng)頻繁發(fā)生，在干燥的沙地上形成了此起彼伏的塵魔。

▲2016年，機(jī)遇號前往努德森嶺，用巡視相機(jī)拍攝到火星上的塵魔。圖源/ NASA/JPL-Caltech/Arizona State University

一直以來，科學(xué)家都在探索著火星上是否還存在液態(tài)水這個(gè)問題。過去的火星曾經(jīng)分布著河流湖泊，人們推斷，隨著氣候向極度干旱的轉(zhuǎn)變，在水蒸發(fā)的過程中，火星的湖泊逐漸演變成鹽湖，最后形成了廣袤的鹽灘。杰若羅火山口盆地，就被推論是一個(gè)古鹽湖盆地。

在柴達(dá)木盆地，鹽湖與鹽灘也是常見的景觀。這里的年蒸發(fā)量高達(dá)2000毫米以上，在漫長的歲月里，大大小小的咸水湖湖水被不斷蒸發(fā)，析出的鹽粒平整地分布在湖底，逐漸成為了鹽湖，例如茶卡鹽湖、察爾汗鹽湖、西臺(tái)吉乃爾和東臺(tái)吉乃爾。當(dāng)鹽湖表面的鹵水越來越少，就會(huì)形成鹽灘，例如昆特依鹽灘、察汗斯拉圖鹽灘和一里坪鹽灘。

此外，1972年，科學(xué)家們通過深空探測器“水手9號”發(fā)現(xiàn)了在火星表面的干涸河道，隨后又陸續(xù)發(fā)現(xiàn)了火星表面存在干涸河床、三角洲、沖積扇等大量的流水地貌。

柴達(dá)木盆地周邊圍繞著昆侖山、祁連山和阿爾金山，在春夏時(shí)節(jié)，這些山脈的冰川融化形成水流，一路沿山而下形成河流，并在山腳形成了沖積扇。隨后河流在柴達(dá)木盆地的荒漠肆意流淌，構(gòu)成了縱橫的辮狀水系；而到了秋冬時(shí)節(jié)，氣溫下降使冰川融水減少，河流斷流后就形成了大面積的干涸河道。

從濕潤到干旱的演化過程，從雅丹地貌到塵魔現(xiàn)象，從古鹽湖到鹽灘的形成，柴達(dá)木盆地都與火星高度相似。而且極端的氣候環(huán)境致使這里成為了無人區(qū)，生命在此十分罕見，可以說這里是地球上最像火星的地方。

這里通向火星，也通向美景

對于科學(xué)家來說，柴達(dá)木盆地是一個(gè)難得的火星環(huán)境類比研究對象，他們將盆地西邊老茫崖沿315國道往東30公里到堿山的廣大地區(qū)命名為“火星谷”。這里的南北跨度達(dá)160公里，以鹽灘和雅丹為主要地貌特征，適合開展火星環(huán)境演化和氣候變遷等研究。

在2020年，美國、中國和歐洲太空局都會(huì)發(fā)射新的火星車到其表面采樣并最終將樣品帶回地球，以最終確定火星上是否存在過生命、是否還存在生命。在登陸計(jì)劃的前期工作中，火星車的設(shè)計(jì)是重中之重。面對火星上極端干旱、塵魔頻發(fā)的環(huán)境，柴達(dá)木盆地能夠?yàn)榛鹦擒嚨陌踩懞瓦\(yùn)行提供優(yōu)質(zhì)的機(jī)械測試場所。

從科學(xué)研究的角度來看，科學(xué)家們可以通過對比柴達(dá)木和火星在內(nèi)部與表面各方面的相似性，了解太陽系乃至整個(gè)宇宙的組成、演化和宜居性。例如在火星和柴達(dá)木盆地都有雅丹群，形成原因雷同，由此可以從柴達(dá)木的地貌推演出火星上的地層分布規(guī)律和氣候規(guī)律。

▲美國國家宇航局研制的好奇號火星車，在火星蓋爾隕石坑內(nèi)發(fā)現(xiàn)了富含礦物鹽的沉積物，表明坑內(nèi)曾有鹽水湖。圖源/NASA

在2020年7月15日至8月15日期間，阿聯(lián)酋的“希望”號火星項(xiàng)目、中國的“天問一號”計(jì)劃、美國的“火星2020”計(jì)劃相繼發(fā)射，掀起了人類對火星的探測熱潮。但是在目前的科技條件下，人類正式登陸火星的日子仍是未知之?dāng)?shù)。

火星很遠(yuǎn)，但是柴達(dá)木很近。2019年3月，中國首個(gè)火星模擬基地在柴達(dá)木盆地茫崖市冷湖地區(qū)建成。在這里，火星營地設(shè)計(jì)成全封閉式的火星太空艙，可以提供完整的“火星登陸”體驗(yàn)。雨果獎(jiǎng)獲得者、科幻作家劉慈欣曾說：“第一次到冷湖時(shí)，毫不懷疑自己真的置身火星的環(huán)境中。”

火星營地所在的俄博梁，是中國面積最大的雅丹地貌群——-柴達(dá)木雅丹地貌群的一部分，遠(yuǎn)遠(yuǎn)望去，一大片雅丹景觀猶如雕塑般矗立，這里的戈壁灘荒涼無垠，人在其中穿越，猶如置身于火星地帶，陌生與孤寂。

▲2019年3月，冷湖火星營地投入使用。這里常年寒冷多風(fēng)，少雨干旱，晝夜溫差大，還有著規(guī)模宏大的雅丹地貌，與火星環(huán)境相似。供圖/圖蟲創(chuàng)意

與這個(gè)火星地帶類似的還有“火星1號公路”，起點(diǎn)在G315國道953公里和954公里路牌之間，終點(diǎn)是冷湖的5號石油基地遺址,全程88公里，是無人區(qū)鹽堿荒漠上唯一的土石路。

這里號稱是柴達(dá)木盆地最壯麗的雅丹景觀走廊，地表為沙漠化的鹽殼地表，除了密集的雅丹地貌，全程看不到一寸草木，也見不到任何動(dòng)物。千百萬年來強(qiáng)風(fēng)剝蝕下，地面形成深淺不一的溝壑，裸露的巖層垛堞分明，出現(xiàn)了平頂方山狀雅丹、鋸齒形雅丹、角錐丘雅丹、烽燧型雅丹……

但是“類火星地貌”并不是柴達(dá)木唯一的景色。昆侖山、祁連山在夏季的冰雪融水，為這個(gè)干旱的盆地增添了許多瑰麗景色。從昆侖山脈中段北坡冰川發(fā)源的那陵格勒河匯入到西柴達(dá)木的東臺(tái)和西臺(tái)吉乃爾湖，將東臺(tái)湖區(qū)岸邊的雅丹地貌淹沒了一部分，從而形成了特有的水上雅丹景觀，這就是烏素特雅丹地質(zhì)公園。湛藍(lán)的湖面上，大大小小的風(fēng)蝕殘丘“破水而出”，高度從幾米到一百余米不等，不斷變幻出長壟狀、鯨背狀，柱狀、墻狀，極其壯美。

當(dāng)水遇見鹽灘，則形成了另一種風(fēng)景。祁連山脈西端支脈——柴達(dá)木山的冰雪融水就誕育了美麗的大柴旦湖。這里原來是干鹽灘，地下有各種鹽類的結(jié)晶，當(dāng)?shù)叵滤蚱渌a(bǔ)給水出現(xiàn)，溶解了干鹽灘中結(jié)晶的鹽類，就會(huì)形成一處處各式各樣的坑洼，構(gòu)成了大大小小互不相連的水面，深藍(lán)淺綠色彩繽紛，而最廣闊的水面為碧藍(lán)色，猶如翡翠般璀璨，因此當(dāng)?shù)厝擞址Q其為“翡翠湖”。

這就是柴達(dá)木盆地的奇妙之處——它一半是荒蕪干旱，被稱為地球上最像火星的地方；一半是水光瀲滟，帶來了無比瑰麗的鹽湖景觀。這樣的景觀，讓人不禁遐想——假設(shè)火星上也有水，它的未來是不是也和柴達(dá)木一樣多姿多彩？

▲2004年，勇氣號在火星“丈夫山”附近拍攝照片，火星表面可以看到巖石受風(fēng)化后產(chǎn)生的碎屑物質(zhì)，荒漠景觀與柴達(dá)木盆地的西部十分相似。圖源/NASA/JPL-Caltech/Cornell

參考資料

·李一良.火星PK 柴達(dá)木盆地 火星上是否有生命似可在柴達(dá)木盆地找到線索[J].

中國國家地理繁體版,2020,(07):16-41.

·大志 ，楊勇.在冷湖發(fā)現(xiàn)雅丹極品 探秘柴達(dá)木盆地雅丹群[J].中國國家地理,2017,(12):46-35.

·劉紅英, 董治寶 .柴達(dá)木盆地雅丹形態(tài)特征及成因[J].中國沙漠,2019,39(003):214-220.

·范曉.《青藏天盆 星外海西》

http://www.dili360.com/article/p5b1e3a8fdba6f09.htm

·中國科學(xué)院青海鹽湖研究所.《柴達(dá)木盆地》

http://www.isl.cas.cn/kxcb/kpwz/200908/t20090804_2316975.html

·新華社客戶端. 想要“登陸”火星？先來探秘青海這座“火星小鎮(zhèn)”吧

https://baijiahao.baidu.com/s?id=1673057834482303663&wfr=spider&for=pc

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