研究表明火星上的沟壑可能是由最近时期的液态融水形成的

布朗大学研究人员领导的一项研究提供了新的见解，了解融化的冰中的水如何在最近形成的峡谷状通道中发挥作用，这些通道减少了火星撞击坑的侧面。

这项发表在《科学》杂志上的研究重点关注火星沟壑，这些沟壑看起来与地球上南极洲干谷形成的沟壑极其相似，都是由冰川融化的水侵蚀造成的。包括布朗大学行星科学家吉姆·海德在内的研究人员建立了一个模型，模拟火星上的条件允许火星升温至冰点以上的最佳点，当火星表面和地下的冰融化时，火星上会出现液态水。

科学家发现，当火星自轴倾斜 35 度时，大气层变得足够稠密，足以在沟壑位置发生短暂的融化。然后，他们将模型中的数据与火星历史上的各个时期相匹配，当时火星上的 Terra Sirenum 地区的沟壑被认为是从高海拔点迅速向山下扩展的——这种现象如果没有偶尔存在水就无法解释。

布朗大学地质科学教授海德说：“我们从我们和其他人的大量研究中得知，在火星历史的早期，火星表面就有流水、山谷网络和湖泊。” “但大约 30 亿年前，所有液态水都消失了，火星变成了我们所说的超级干旱或极地沙漠。我们在这里表明，即使在那之后和不久的将来，当火星的轴倾斜到 35 度时，它也会加热到足以融化冰雪，将液态水带回，直到温度下降并再次冻结。”

这些发现有助于填补关于这些沟壑如何形成的一些缺失的空白，包括它们的起点有多高、侵蚀有多严重以及它们沿着陨石坑侧面延伸多远。

先前的理论认为，火星的沟壑是由二氧化碳霜雕刻而成的，二氧化碳霜从土壤中蒸发，导致岩石和瓦砾从斜坡上滑落。沟壑的高度使许多科学家推测，冰川融水必须参与其中，因为它们沿着斜坡移动的距离很远，而且沟壑看起来被侵蚀得非常严重。证明火星上可能存在液态水，因为它很久以前就消失了，这是很困难的，因为温度通常徘徊在冰点以下 70 度左右。

新研究的结果表明，沟壑的形成是由冰融化时期和一年中其他时间的二氧化碳霜蒸发驱动的。研究人员发现，这种情况在过去几百万年里可能反复发生，最近一次发生在大约 63 万年前。

他们说，如果当火星轴倾斜约 35 度时，他们观察到的区域的沟壑位置存在冰，那么冰融化的条件就会合适，因为温度升至 273 开尔文以上，相当于约 32 度华氏度。

“我们的研究表明，过去一百万年来的液态水可以更好地解释沟壑的全球分布，”该研究的主要作者、布朗大学前研究员、现供职于加州理工学院的杰伊·迪克森 (Jay Dickson) 说。“水以二氧化碳无法解释的方式解释沟壑的海拔分布。这意味着火星在过去一百万年里已经能够产生足够数量的液态水来侵蚀河道，这在火星地质历史的规模上是最近的。”

尽管人们对融水的可能性存在怀疑，而且科学家们永远无法模拟火星上冰融化的正确条件，但研究人员相信融水理论是准确的，因为他们在南极洲亲眼目睹了类似的特征。在那里，尽管气温寒冷，太阳仍能够将冰加热到足以使其融化并发生沟壑活动的程度。

这项新研究是该团队几十年前开始 研究火星沟壑的先前研究的延续 。例如，在 2015 年的一项 研究中，研究人员表明，如果火星自轴倾斜得足够大，火星上可能曾经有过一段时期，水可以形成沟壑。研究结果鼓励他们对倾斜进行建模，并将其与已形成的沟壑的位置和高度相匹配。

这篇论文重新提出了火星上是否存在生命的基本问题。这是因为地球上的生命与液态水的存在密切相关。研究人员表示，火星最终将再次倾斜至 35 度。

“如果你愿意的话，在早期温暖潮湿的火星和我们今天看到的液态水火星之间是否存在一座桥梁?” 头说。“每个人都在寻找不仅有利于生命形成而且有利于生命保存和延续的环境。任何可能在火星早期进化出来的微生物都将生活在它们可以在冰中舒适地生活，然后在液态水中也能舒适或繁盛的地方。例如，在寒冷的南极环境中，存在的少数生物通常处于停滞状态，等待水的到来。”

该研究还介绍了这些沟壑对于未来火星探索任务中潜在目标的重要性。

该研究包括宇航局火星数据分析计划的资助。其他与布朗有联系的作者包括前研究生阿什利·帕伦博和劳拉·科伯、前研究生和博士后研究员凯莱布·法塞特以及客座研究员、加州大学圣克鲁斯分校的行星科学家米哈伊尔·克雷斯拉夫斯基。