火星，这颗与地球同处太阳系的红色星球，始终是科学家探索地外生命的焦点。近期，一项关于火星古河流域的新研究引发关注。研究人员首次确定了火星上规模最大的16个古河流域，这些区域被视为寻找火星生命迹象的“黄金地带”。
地球上的大型河流系统孕育了丰富的生态系统，例如亚马孙河流域就拥有数万种已知物种。科学家推测，古代火星也曾存在类似环境。在火星的历史中，液态水曾广泛存在，为生命的诞生和演化提供了可能条件。美国得克萨斯大学奥斯汀校区的研究团队通过整合此前发表的关于火星山谷、湖泊和河流特征的数据，发现火星上有19个主要的地貌群，包括山谷、溪流、湖泊、峡谷和沉积物群。其中，16个地貌群形成了面积至少达10万平方公里的相互连通的流域。
研究人员指出，大型河流能够输送更多营养物质，为多样生态系统的维持提供支持。水流在流动过程中与岩石发生相互作用，距离越长，化学反应的机会就越多，这些反应可能转化为生命存在的证据。尽管这些大型流域仅占火星地表面积的约5%，但它们贡献了火星河流侵蚀沉积物的约42%。由于沉积物中携带营养物质，这些区域成为寻找火星过去生命证据的主要目标。不过，要精确确定这些沉积物的最终沉积位置，仍需进一步研究。该研究成果已发表于美国《国家科学院学报》。
火星的探索不仅关乎生命起源的谜题，也承载着人类拓展生存边界的希望。然而，这颗星球的环境对探测任务构成严峻挑战。火星大气稀薄，辐射强烈，更令人担忧的是其频繁爆发的巨型沙尘暴。这些沙尘暴规模惊人，足以席卷整个星球，对探测设备、太阳能电池板和通信系统造成严重破坏，甚至导致任务失败。火星的沙尘循环系统涵盖了所有与沙尘相关的过程，从局部沙尘活动到全球性沙尘暴，不仅影响日常天气，还在火星长期气候演化中扮演核心角色。其中，全球性沙尘暴是典型的极端天气事件，也是火星气候年际变率的主要驱动力。
尽管人类对火星的观测数据已相当丰富，但在时间连续性、空间覆盖度和时空分辨率方面仍存在不足。要全面理解火星沙尘循环，大气数值模式成为关键工具。这种模式基于火星大气物理理论构建数学模型，通过超级计算机求解复杂方程组，实现对火星气候系统的模拟与预测。
近期，中国科学院大气物理研究所的科研团队取得重要突破。他们成功研发了火星大气环流模式GoMars，并利用该模式对火星沙尘循环进行了系统性模拟。研究不仅全面再现了沙尘循环的多时间尺度变率，还成功模拟了年际变率这一公认的难点。团队还评估了GoMars的模拟性能，为未来实现可靠的火星天气预报和气候预测奠定了基础。相关成果已发表于学术期刊《大气科学进展》。
