7月23日，中国首个火星探测任务“天文一号”发射升空。火星是离太阳最近的第四颗行星。它靠近地球，拥有最相似的环境。走出地月系统进行深空探测是人类的首选。
科学家们已经在火星上寻找了很长的一段距离。中国柴达木盆地是地球上最大的类火星环境。柴达木盆地的科学考察可以为火星探测提供非常重要的类比资料。柴达木和火星有什么相似之处？它在火星研究领域的意义是什么？
研究车在柴达木盆地盐滩环境下留下车辙，土壤疏松，表面多为细沙颗粒被大风吹走后留下的碎石。摄影/李一亮
火星：与地球最相似的行星
火星是太阳系八大行星之一，距离地球2.25亿公里。它是太阳系中离地球最近的行星，也是与地球最相似的行星。火星的平均日为24小时39分35.244秒，一次公转大约是地球公转时间的两倍。
40亿年前，火星是一个潮湿、温暖的行星，大气层很厚。其岩石圈、水和大气相互作用形成河流、湖泊和地表沉积物。在进化的早期，火星是一个适合生命生存的环境。科学家甚至不能排除火星深层土壤环境中还有生命存在的可能性。火星可能曾经孕育过生命，现在可能还有生命，它也许能够孕育未来的生命。
这是1998年用1000张海盗卫星照片拍摄的火星全景图。在赤道附近，巨大的水手峡谷清晰可见。资料来源：美国宇航局/喷气推进实验室/美国地质勘探局
后来，火星气候由温暖转为干冷，湖泊、河流消失，形成了大规模的风成地貌。同时，火星上也有火山活动，而且被陨石击中。因此，其地表几乎发育了火山地貌、冰川地貌、风沙地貌、流水地貌、裂谷和冲击坑等地貌类型。
无论是宜居条件、气候变化还是地形柴达木盆地沙漠，火星和地球都有相似之处。如果我们要探索地外文明，火星将是人类的第一站柴达木盆地沙漠，地球上类似火星的环境是火星研究的重要参考。
这是直径298公里的牛顿小行星撞击坑内一个小撞击坑北壁上的一个沟壑。冲沟的形成可能与水流和泥石流有关。来源/NASA/JPL-/MSSS
火星vs柴达木：从湿到干，从沙尘暴到盐湖
目前，行星科学家在地球上建立了30多个相似性研究基地，从两极到赤道分布。例如，智利的阿塔卡马沙漠作为极端干旱地区，与火星的气候条件非常相似；南极麦克默多干旱河谷寒冷干燥，类似于火星上的极端冻土；西班牙的力拓河（即红酒河）开展生存环境模拟研究然而，从气候和地貌来看，中国柴达木盆地是最具代表性的类火星环境。
与风沙活动有关的沙丘和雅丹地貌是柴达木盆地类火星环境的重要特征之一。图片创意
柴达木盆地位于青海省西北部，青藏高原东北部。主要分布于青海省海西蒙古族藏族自治州，西北至阿尔金山脉，西南至昆仑山，东北至祁连山，面积约24万平方公里。它是中国三大内陆盆地之一，属于一个巨大的封闭山间断陷盆地。
大约5亿年前，它是古代海洋的一部分。由于古板块的俯冲碰撞，南部昆仑山、东北部祁连山、北部阿尔金山相继崛起。柴达木在2亿年前成为内陆盆地，大约2300万年前形成高原湖泊。
柴达木盆地西部的一个盐湖正在干涸，完美地展示了盐滩、盐晶体和盐湖的中心环状分布。图片创意
周围隆起的山脉使柴达木盆地免受外界水汽的湿润，形成极端干旱的气候环境——盆地年降水量长期小于50毫米，盆地西部年降水量低至14毫米。原始湖泊逐渐蒸发消失，风代替水，成为柴达木地表形态的塑造者，形成了丰富独特的地形地貌特征。
从潮湿宜居的陆地到极度干旱的沙漠，火星和柴达木盆地的演化过程非常相似，因此两者的环境有着惊人的相似性。
柴达木盆地的寂静与干旱与火星高度相似。有时候，只有天空中的云才能提醒人们它属于地球。摄影/李一亮
干旱的地表和雅丹群是火星地貌的显著特征，柴达木盆地也是如此。雅丹是极端干旱环境中以风为主的风化侵蚀地貌。在阳光的作用下，火星上稀薄的大气层受热不均。热空气上升，冷空气下降，形成风。有很多沙子被风侵蚀了。
柴达木盆地的雅丹地貌也是风造成的。西风从阿尔金山北侧累积到一定强度后，经茫崖、冷湖一带进入，强烈的窄管效应进一步增强了这里的风力。据统计，冷湖、茫崖地区年风速大于5米每秒的大风日数可达289至318天，年平均8级以上大风日数为110天。盛行的西北风强烈地凿蚀了干旱地表，形成了22400平方公里的风蚀残丘，是我国最大的雅丹地貌分布区。在干燥荒凉的土地上，有龟背、槽脊、土墩、柱子等形式的雅丹景观，可以说与火星表面密不可分。
在柴达木盆地西部广泛分布的雅丹地貌区，雅丹地貌演化到晚期，与火星上的雅丹地貌十分相似。摄影/杨勇
风塑造了雅丹地貌，也吹起了尘土。因为火星和柴达木盆地也是极端干旱的环境，土壤干燥、松散、细粒，当强风吹来时，会在地球表面留下一条长长的尾巴，从而形成风的痕迹。2003年，“奥德赛”号火星热发射成像系统在火星南纬6.3°和东经14.1°处捕捉到巨大的风迹。柴达木盆地西北缘的沙丘也出现了类似的现象。
在柴达木盆地西北缘，由于常年的风，干燥的土壤表面会形成风痕，这与火星上的痕迹非常相似。摄影/李一亮
同时，火星上沙尘暴和小龙卷风也很普遍。沙尘在沙漠环境中经常卷起，被科学家称为“尘暴”。这是火星上尘埃进入大气层的主要途径。但夏季柴达木盆地地表温度高达45℃，大气温度低于22℃。这种温差使得小龙卷风频繁发生，在干燥的沙地上形成一个个尘暴。
2016年，“机遇”号前往纽森岭，用巡逻相机拍摄火星上的尘暴。图远/美国宇航局/喷气推进实验室/亚利桑那州立大学
科学家们一直在探索火星上是否还存在液态水。过去，火星上有河流和湖泊。据推测，随着气候向极端干旱的转变，火星上的湖泊在水分蒸发过程中逐渐演变为盐湖，最终形成广阔的盐滩。杰罗罗火山口盆地应该是一个古老的盐湖盆地。
在柴达木盆地，盐湖和盐滩也是常见的景观。这里的年蒸发量高达2000毫米。在漫长的岁月里，大大小小的盐湖水不断蒸发，沉淀下来的盐粒均匀分布在湖底，逐渐成为察卡盐湖、察尔汗盐湖、西台吉纳尔、东台吉纳尔等盐湖。当盐湖表面卤水越来越少时，就会形成昆特依、察汗拉图、伊犁坪等盐滩。
在柴达木盆地特定的地质演化和地理环境中，形成了巨大的盐矿床，形成了许多盐湖景观。图片创意
此外，1972年，科学家们通过深空探测器“水手9号”在火星表面发现了一条干涸的河道，随后在火星表面发现了大量的水地貌，如干涸的河床、三角洲、冲积扇等。
柴达木盆地被昆仑山、祁连山和阿尔金山环绕。春夏两季，这些山上的冰川融化形成水流，在山上形成河流，在山脚下形成冲积扇。随后，河流在柴达木盆地沙漠中自由流动，形成辫状河系；秋冬气温下降，冰川融化水量减少，河流停止流动后，形成大面积干涸河道。
从空中看，祁连山前平原开阔，冲积扇一个接一个，相互重叠。摄影/王晨
柴达木盆地从湿润到干旱、从雅丹地貌到沙尘暴现象、从古盐湖到盐滩形成的演化过程与火星高度相似。极端的气候环境使其成为无人区。这里的生活很少见。可以说这是地球上最像火星的地方。
它通向火星和美丽的风景
对于科学家来说，柴达木盆地是一个罕见的火星环境类比研究对象。他们将盆地西部沿315国道向东30公里至碱山的广大地区命名为“火星谷”。该区域南北跨度160公里，以盐滩和雅丹为主要地貌特征，适合研究火星环境演变和气候变化。
柴达木盆地西部有着惊人的风蚀地貌，寒冷而荒凉，让人有穿越火星的感觉。-图片/插图创意
2020年，美国、中国和欧洲航天局将发射新的火星探测器对其表面进行采样，并最终将样本带回地球，以确定火星上是否存在生命。在登陆计划的早期阶段，火星探测器的设计是最重要的。面对火星上极端干旱和频繁发生的沙尘暴，柴达木盆地可以为火星探测器的安全着陆和运行提供优质的机械试验场地。
从科学研究的角度，科学家可以通过对比柴达木和火星在内部和表面方面的相似性，了解太阳系乃至整个宇宙的组成、演化和宜居性。例如，火星和柴达木盆地都有雅丹群，形成原因相似。因此，从柴达木的地貌特征可以推断出火星的地层分布和气候规律。
美国宇航局研制的“好奇”号火星车在火星盖尔陨石坑发现了富含矿盐的矿藏，这表明陨石坑内有盐湖。土源/美国航天局
2020年7月15日至8月15日期间，阿联酋“希望”火星计划、中国“天文一号”计划和美国“火星2020”计划相继启动，掀起了人类探索火星的热潮。然而，在目前的科技条件下，人类正式登陆火星的天数仍不得而知。
7月23日，中国“天文一号”火星探测器成功发射，开启了中国首个自主火星探测任务。土源/美国航天局
火星遥远，柴达木却在附近。2019年3月，中国首个火星模拟基地将在柴达木盆地茫崖市冷湖地区建成。在这里，火星营地被设计成一个全封闭的火星舱，可以提供完整的“火星登陆”体验。雨果奖获得者、科幻作家刘慈欣曾说：“当我第一次去冰冷的湖时，我毫不怀疑我真的身处火星的环境中。”
火星营地所在的敖包梁是中国最大的雅丹地貌群柴达木雅丹地貌群的一部分。远远望去，一大片雅丹景观犹如一座雕塑。这里的戈壁沙漠荒凉无垠。人们穿过它是奇怪和孤独的。
2019年3月，冷湖火星营地将投入使用。常年寒冷多风，少雨少旱，昼夜温差大。还有一个规模宏大的雅丹地貌，与火星环境相似。图片创意
与这条火星带类似的是“火星1号公路”，起点为G315国道953公里至954公里的路标，终点为冷湖5号石油基地遗址。全程88公里，是无人区盐碱荒漠上唯一的土石路。
被誉为柴达木盆地最壮丽的雅丹景观廊道。地表是沙漠化盐壳的表面。加之雅丹地貌茂密，整个过程中没有植被和动物。几千年来，在强烈的风蚀作用下，地面形成了不同深度的冲沟，裸露的岩层有明显的扶壁和城垛。有平顶的房山雅丹、之字形的雅丹、金字塔形的秋雅丹和烽火石式的雅丹
在柴达木盆地无人区，道路绵延不绝，道路幽静荒凉。图片创意
但“火星般的地貌”并不是柴达木唯一的风景。昆仑山、祁连山夏季冰雪融化，为这个干旱的盆地增添了许多壮丽的风景。源于昆仑山脉中段北坡冰川的纳灵格尔河，流入柴达木西部的东台、西泰基尔湖，淹没了东台湖畔的部分雅丹地貌，形成了独具特色的水上雅丹景观，即乌苏雅丹地质公园。在蓝湖上，大大小小的风蚀土堆“冲出水面”，高度从几米到100多米不等，不断变幻成长脊、鲸背、柱子和墙壁，极为壮观。
盐湖与雅丹地貌交汇，形成了世界上最早的水上雅丹景观。图片创意
当水与盐滩相遇时，就形成了另一种景观。柴达木山的冰雪融水孕育了美丽的大柴旦湖。它曾经是一个干盐田。地下有各种盐的晶体。当地下水或其他补给水出现并溶解干盐滩中结晶的盐类时，会形成各种坑洞，形成大小不等的水面，相互之间没有联系。它是深蓝色，浅绿色和彩色。最宽的水面是蓝色的，像翡翠一样明亮。因此，当地人又称之为“翡翠”“碧湖”。
大柴旦湖水面碧绿交错，宛如天上落下的翡翠。柴达木广袤的土地上真是太美了。图片创意
这就是柴达木盆地的奇观——它一半贫瘠干旱，被称为地球上最像火星的地方；另一半是水和光，这带来了无比壮丽的盐湖景观。这样的景观让人们不禁要问，如果火星上有水，火星的未来是否会像柴达木一样多姿多彩？
2004年，勇气号在火星“丈夫山”附近拍照。火星表面可以看到风化岩石产生的碎屑物质。沙漠景观与柴达木盆地西部非常相似。资料来源/NASA/JPL-/
参考资料
·李宜良。火星PK。柴达木盆地火星上是否有生命，似乎可以在柴达木盆地找到线索[J]
国家地理中文繁体版，2020，（07）：16-41
·大智，杨勇。冷湖雅丹群的发现[J]。中国国家地理，2017，（12）：46-35
·刘红英，董志保。柴达木盆地雅丹的形态特征及成因[J]。中国沙漠，2019,39（003）：214-220
·小范。青藏天坛西侧杏外海西
·中国科学院青海盐湖研究所。柴达木盆地
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·新华社客户。想“登陆”火星吗？让我们先探索一下青海的“火星小镇”
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