現代火星是否存在液態水對於星際移民、理解近代火星氣候演化具有重要意義。
液態水是塑造火星宜居環境乃至存在生命的前提，過去的研究已證明早期火星曾存在大量液態水，後來伴隨火星早期大氣逸散，氣候環境發生了重大轉變，極低的氣壓和水汽含量導致今天火星上液態水難以穩定存在，而隻能以固態或氣態的形式存在。
然而，『鳳凰號』機械臂上觀測到的液滴證明當前火星高緯度地區夏季可以出現含鹽液態水，數值模擬也顯示適合液態水存在的氣候條件可以短暫出現在當今火星某些地方。
但氣溫最高的火星低緯度地區是否存在液態水，至今仍缺少直接的觀測證據。
2021年中國天問一號火星任務搭載的『祝融號』火星車成功著陸於烏托邦平原《Utopia Planitia，UP》南部邊緣《109.925°E， 25.066°N》，該地區位於火星北半球晚西方紀低地《northern lowlands》單元，屬於火星低緯度地區。
截止冬季休眠，『祝融號』火星車工作了350多個火星日，行程約2千米，獲得了大量寶貴的科學探測數據。
中國科學院地質與地球物理研究所秦小光研究員、王旭研究員、吳海斌研究員，聯合國家天文臺劉建軍研究員、任鑫研究員、中國科學院大氣物理研究所孫詠博士等20多人組成的團隊，利用祝融號上搭載的導航地形相機、多光譜相機和火星表面成分探測儀對該地區沙丘表面的微觀形貌特征和物質成分特征開展了深入研究，首次發現『祝融號』著陸區的沙丘表面存在結殼、龜裂、團粒化、多邊形脊、帶狀水痕等表面特征《圖1》，通過光譜數據分析發現，沙丘表面富含含水硫酸鹽、蛋白石、含水鐵氧化物等物質成分。
結合『祝融號』火星氣象儀的實測數據和其它火星探測器的地表觀測氣象數據，在排除地下水和CO2的可能性後，確定這些表面特征與降溫時在含鹽沙丘表面的降霜或降雪有關。
圖1 沙丘表面水痕跡
《a》圖e中剖面位置地形等高線圖；《b》亮結殼上條帶狀痕跡和疑似水浸土塊碎屑與暗沙壟上風沙團粒的MSCam相機鳥視照片；《c》亮多邊形脊和龜裂的放大圖像；《d》環形區及其條帶狀邊界痕跡的照片；《e》亮沙丘西翼兩個縱向暗沙壟之間窪槽的三維圖像，其中白虛線是圖f剖面的位置；《f》圖e中白虛線的地形剖面圖
含鹽沙粒促使霜雪在低溫下融化形成含鹽液態水，鹽水幹燥後含水的硫酸鹽、蛋白石和鐵氧化物等含水礦物膠結沙粒形成風沙團粒、乃至結殼，結殼進一步幹燥形成龜裂。
後期的再次降霜降雪在結殼上又進一步形成多邊形脊和帶狀水痕等液態水活動痕跡。
同時，根據沙丘上隕石坑的統計，確定沙丘形成於距今大約40-140萬年前以後，結合水的三相圖關系推定，在晚亞馬遜紀的火星地軸大傾角時期，水汽從極地冰蓋向赤道方向的擴散傳輸導致了火星低緯度地區出現多次濕潤環境，由此研究者提出，火星地軸大傾角時低緯度地區低溫有助於降霜降雪、導致含鹽沙丘表面結殼和團粒化，造成沙丘固化並留下液態水活動痕跡的形成模式。
這一發現填補了在火星低緯度地區液態水地面觀測證據的空白，揭示了在表面溫度相對溫暖、適宜的低緯度地區，現代火星氣候可以出現更潮濕的環境。
這一發現對理解火星氣候演化歷史、尋找宜居環境具有非常重要的意義，也為未來尋找生命存在提供了關鍵線索。
視頻說明：
沙丘表面與水有關的特征
焦點1：亮沙表面的結殼和龜裂，暗沙表面的風沙團粒
焦點2：亮沙斜坡表面環形區和區內巖土塊周邊碎屑、溝底的條帶狀痕跡、斜坡上的結殼、龜裂和次級沙波紋，暗色沙壟上的團粒
焦點3：亮沙光滑表面上的結殼和龜裂、侵蝕面及其上的龜裂和次級沙波紋
焦點4：沙壟壟間窪地裡的亮多邊形脊
該研究成果近日在線發表於知名國際學術期刊Science Advances《Xiaoguang Qin#*，Xin Ren#*，Xu Wang#*，Jianjun Liu#*，Haibin Wu，Xingguo Zeng，Yong Sun，Zhaopeng Chen，Shihao Zhang，Yizhong Zhang，Wangli Chen，Bin Liu，Dawei Liu，Lin Guo，Kangkang Li，Xiangzhao Zeng，Hai Huang，Qing Zhang，Songzheng Yu，Chunlai Li，Zhengtang Guo. Modern water at low latitudes on Mars: Potential evidence from dune surfaces. Science Advances，2023.》。
美編：趙茹昕
