早期的火星：溫暖的沙漠，偶爾還會下雨

火星早期氣候是一個爭論的話題。儘管人們認為火星的氣候溫暖而潮濕，但其他研究人員認為火星早期可能已經被冰川覆蓋。最近一項研究拉美西斯拉米雷斯的地球生命科學研究所(東京理工學院、日本)和羅伯特·克拉多克的國家航空航天博物館地球與行星研究中心(史密森學會,美國)表明：早期的火星表面可能不是由冰，而是一直溫和溫暖和容易下雨，只有小片冰。

早期火星表面能量平衡的簡化表現為地表溫度的下降，地表冰量的增加。表面反射率的增加是由一個不斷擴大的藍色箭頭表示。圖片：Ramirez and Craddock (2018), Nature Geoscience

雖然關於火星上是否存在水的爭論很少，但是關於火星的氣候大約在40億年前的爭論已經持續了幾十年。火星有著驚人的多樣性，由山谷網路、湖泊盆地和可能的海洋海岸線組成。這些古老的河流特徵都提供了早期火星可能有溫暖濕潤的氣候的線索，類似於地球的氣候(圖1)。

然而，這個想法也有挑戰。首先當時進入大氣層的太陽能被認為太低，不足以支持溫暖潮濕的氣候。其次，最近的氣候研究認為，火星的遠古河流特徵可以解釋為冰雪氣候，在那裡，由於反射太陽輻射，大面積的冰表面促進了冷卻(圖2)。偶爾的變暖事件會導致大量的冰融化，並導致河流的活動。然而，拉米雷斯和克拉多克認為早期火星可能是溫暖和潮濕的，而不是那麼冰冷，經過仔細的地質和氣候分析之後，幾乎沒有發現大規模冰川融化的跡象。

大峽谷(a)與火星樹枝狀河流系統(b)(阿拉伯四邊形，地球和火星之間的比較有輕微的形態學差異，這可能是由於年齡的差異造成的，比例尺為60公里。圖片：Google/Landsat/Copernicus (a) and Google/NASA/JPL/University of Arizona (b). Images adapted from Ramirez and Craddock (2018), Nature Geoscienc

最近，他們的研究發表在《自然地球科學》雜誌上，他們認為在一個相對沒有冰川的星球上的火山活動可以解釋火星的河流特徵。火山噴發釋放出的二氧化碳、H2和CH4可能導致了溫室效應，而溫室效應反過來又可能促進了氣候變暖、降水(包括降雨)，以及形成山谷和河流特徵的水流。然而，這種氣候不會像地球那樣溫暖潮濕，每年的降水量約為10厘米(或更少)，類似於地球的半乾旱地區。

這種較乾燥的氣候表明，少量的冰沉積物也可能存在，儘管它們很薄，容易融化，對河流系統造成了影響。在未來，作者將在他們的分析中使用更複雜的模型來進一步研究他們溫暖的半乾旱氣候假說。他們還將研究火星上形成這些河流特徵之前的氣候。這將涉及到研究火星的早期歷史，這是一個神秘的課題，因為目前人們對它知之甚少。

博科園-科學科普｜參考期刊：自然地球科學｜來自：東京工業大學

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