数亿公里外有他魂牵梦萦的土地

董治宝（前排左二）与研究团队在沙漠科学考察中。

■本报见习记者 严涛 记者 陈彬

2022年底，“火星代表性风沙地貌横向沙脊的地貌学特征及其环境指示意义”项目获得国家自然科学基金专项重点资助。对此，陕西师范大学副校长董治宝难掩喜悦：“这对我们坚持了多年的工作，甚至对我国火星研究事业来说，都具有重要意义！”

距离我们数亿公里外的那颗红色星球，是董治宝魂牵梦萦的地方。

从山重水复到柳暗花明

“和地球一样，火星主要是由硅酸盐岩石构成的，有类似地球的固态岩石表面，属于‘类地行星’家族一员。”董治宝告诉《中国科学报》，从拍摄的视频和照片看，火星上同样存在类似地球的沙漠区域地貌。为此，研究火星的演化历史，可以从地球沙漠的形成和演化入手。

2017年，以董治宝为学术带头人的陕西师范大学行星风沙科学研究院成立，这也是全球首个关于地外行星风沙问题的专业研究机构。然而，董治宝对火星风沙地貌的关注可追溯至上世纪90年代末。

1996年11月，正值美国宇航局开启第二次火星探测高潮之际，在美国农业部风蚀研究站做访问学者的董治宝，前往亚利桑那州立大学地球与空间探测学院，拜访了国际行星地质学和行星风沙地貌学先驱、该校教授罗纳德·格里利，在聆听完这位世界权威专家畅谈火星风沙地貌与行星地貌后，董治宝被深深地吸引了。

“这是我最初进行火星风沙地貌研究的启蒙。”他回忆说。

回国后，董治宝不遗余力地倡导中国的行星风沙地貌研究。但限于当时我国的综合国力与科技实力，探索火星地貌等科学问题如同火星般遥不可及。

然而，这并没有降低董治宝对火星国际研究动态的关注度，在探索了地球上大量的沙漠后，他对探究火星风沙地貌及其形成、演化问题的兴趣反而大增。

在经历了一次次“山重水复疑无路”式的探索与坚持后，2011年，董治宝申报的“青藏高原及其邻近地区沙漠中的类火星风沙地貌研究”项目终于获得了国家自然科学基金重点项目资助。他的研究迎来“柳暗花明”。

为火星研究提供重要线索

“火星是当前深空探测和行星科学的热点。虽然其探测内容复杂多样、探测重点不断调整，但理解火星系统和火星演化，特别是宜居性的长期演化，即火星的现在和过去，仍是主要探测目标。”董治宝说。

在他看来，我们对地球系统的深入了解，是基于全球观测网的直接观测。但关于火星系统的了解，目前直接观测针对的仅是个别要素和极个别地点，基于地理相关的代用指标所蕴含的信息，即使是蛛丝马迹也非常珍贵。

“火星风沙地貌研究的意义，就在于提供了火星系统及其演化的重要线索。”他解释说，风沙地貌过程是火星最活跃的现代表面过程，代表着火星大气圈、岩石圈、土壤圈乃至冰冻圈的相互作用，因此，风沙地貌蕴含着火星现代环境的丰富信息。

除此之外，火星地层中保存的古沙丘和古沙丘岩，也是其历史时期百万年到上亿年、十亿年时间尺度上风沙活动的记录，蕴含着火星演化的信息。

“正因如此，研究火星风沙地貌能够为实现火星的总体探测目标作出重要贡献。”董治宝说。

开启火星新认知

在遍览与火星风沙地貌有关的成果与资料、梳理火星风沙地貌的特点与规律基础上，董治宝团队于2020年出版了《火星风沙地貌图》，这是世界首幅以展示火星风沙地貌为主要内容的专题地图。

此外，该团队还借鉴地球风沙地貌的多个分类方案，充分考虑火星的特殊性，特别是与地球的差异，提出了火星基于控制沙丘地貌形态的主要环境因素、动力学因素及形态学特征的三级沙丘地貌分类方案，包括了24种类型，形成了火星风沙地貌类型与形态学特征理论体系。

这些成果开启了对火星的新认知。“比如，风对地貌的塑造作用远比我们想象的深远。”董治宝说，风与水是塑造地球景观的两大流体，但人们对风塑造地貌的理解程度远不及水，对风力作用的理解和研究被严重忽视。

他们还通过对火星沙丘地貌分布规律的研究了解到，控制火星沙丘地貌分布的主导因素并不是气候，而是松散沉积物，这与地球完全不同。

“地球沙漠可以称为气候控制型，但火星环境长期寒冷、干燥，风沙地貌发育及沙漠和沙地的分布受松散沉积物丰富程度的控制，即有松散沉积物的地方就有风沙地貌发育。所以，火星沙漠和沙地可以称之为沉积物控制型。”董治宝说。

在他看来，在风沙地貌形成的两个基本条件中，地球和火星各占其一，这导致了沙丘地貌相反的分布规律——地球沙漠主要分布在副热带高压控制下的低纬度地区和中纬度的温带干旱区，两极和高纬度地区风沙地貌极少；火星沙漠沙地主要分布在两极和高纬度地区，中低纬度地区很少。

此外，董治宝觉得，火星松散沉积物十分缺乏，这也是一个值得研究的大科学问题。他表示，火星现在是一个沉寂星球，所有地表演化过程都极为缓慢。虽然风沙地貌过程是主要的现代表面过程，但强度远比地球弱。火星地表的风化物有限，以至于不能形成较大沙地。所以，水不但是探测生命的重要线索，也是认识火星表面过程的关键因素。

“火星沙丘地貌的分布特征与规律为认识火星流水作用范围与程度提供了重要启示。”董治宝说。