美国宇航局火星勘测轨道飞行器上的高分辨率成像科学实验(HiRISE)相机拍摄的Terra Sirenum及其沟壑的图像。鸣谢:美国宇航局/JPL大学/亚利桑那大学。
据布朗大学：布朗大学研究人员领导的一项研究提供了新的见解，即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，这些通道切割了火星上撞击坑的边缘。
发表在《科学》杂志上的这项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燥山谷中形成的沟壑惊人地相似，是由冰川融化造成的水侵蚀造成的。包括布朗行星科学家吉姆·黑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地球温度高于冰点时的最佳位置，导致火星表面和地下的冰融化时火星上出现液态水的时期。
科学家们发现，当火星在其轴上倾斜到35度时，大气变得足够稠密，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时期进行了匹配，当时该星球Terra Sirenum区域的沟壑被认为从高海拔点向山下快速扩张——这种现象在没有偶尔存在水的情况下无法解释。
布朗大学的地质科学教授海德说:“我们从自己和其他人的大量研究中得知，在火星历史早期，地表有流水，有山谷网络和湖泊。”“但是大约30亿年前，所有的液态水都消失了，火星变成了我们所说的极度干旱或极地沙漠。我们在这里显示，即使在那之后和最近的过去，当火星的轴倾斜到35度时，它加热到足以融化冰雪，将液态水带回来，直到温度下降并再次冻结。"
这些发现有助于填补这些沟壑如何形成的一些空白，包括它们开始时有多高，侵蚀有多严重，以及它们沿着陨石坑的侧面延伸了多远。
以前的理论认为火星上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，导致岩石和碎石滑下山坡。沟壑的高度使许多科学家认为，由于冰川融水沿山坡向下流动的距离以及沟壑被侵蚀的程度，冰川融水必定参与其中。自从液态水在很久以前消失以来，证明液态水可能存在于火星上一直很困难，因为温度通常在零下70度左右徘徊。
这项新研究的结果表明，沟壑的形成是由冰融化和一年中其他时间的二氧化碳霜冻蒸发造成的。研究人员发现，这种情况在过去的几百万年中可能反复发生，最近一次发生在大约63万年前。
他们说，如果当火星的轴倾斜到大约35度时，他们观察的地区的沟壑位置存在冰，那么冰融化的条件将是正确的，因为温度上升到273开尔文以上，相当于大约32华氏度。
“我们的研究表明，全球沟壑的分布可以用过去100万年的液态水来更好地解释，”该研究的主要作者、前布朗大学研究员、现就职于加州理工学院的杰伊·迪克森说。“水以二氧化碳无法解释的方式解释了沟壑的海拔分布。这意味着在过去的一百万年里，火星已经能够创造足够量的液态水来侵蚀通道，这在火星地质历史的规模上是非常近期的。”
尽管对融水的可能性有所怀疑，科学家也从未能够模拟出火星上冰融化的合适条件，但研究人员确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，尽管气温很低，但太阳能够加热冰，足以使冰融化，并使沟壑活动发生。
这项新研究是该团队几十年前开始的火星沟壑研究的延续。例如，在2015年的一项研究中，研究人员表明，如果火星在其轴上倾斜足够大，火星上可能曾经有过水可以形成沟壑的时期。这些发现鼓励他们模拟这种倾斜，并将其与已经形成的沟壑的位置和高度相匹配。
这篇论文重新提出了一个基本问题，即火星上是否可能存在生命。这是因为地球上的生命与液态水的存在密不可分。研究人员说，火星最终将再次倾斜到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会有一座桥梁吗？”负责人说。“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的微生物将会在冰中生存，然后在液态水中生存。例如，在寒冷的南极环境中，为数不多的生物经常处于停滞状态，等待水分。
这项研究还介绍了这些沟壑在未来火星探索任务中作为潜在目标的重要性。
