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    早期的火星:温暖的沙漠,偶尔还会下雨

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      爱因斯坦

      火星早期气候是一个争论的话题。尽管人们认为火星的气候温暖而潮湿,但其他研究人员认为火星早期可能已经被冰川覆盖。最近一项研究拉美西斯拉米雷斯的地球生命科学研究所(东京理工学院、日本)和罗伯特·克拉多克的国家航空航天博物馆地球与行星研究中心(史密森学会,美国)表明:早期的火星表面可能不是由冰,而是一直温和温暖和容易下雨,只有小片冰。

      早期的火星:温暖的沙漠,偶尔还会下雨

      早期火星表面能量平衡的简化表现为地表温度的下降,地表冰量的增加。表面反射率的增加是由一个不断扩大的蓝色箭头表示。图片:Ramirez and Craddock (2018), Nature Geoscience

      虽然关于火星上是否存在水的争论很少,但是关于火星的气候大约在40亿年前的争论已经持续了几十年。火星有着惊人的多样性,由山谷网络、湖泊盆地和可能的海洋海岸线组成。这些古老的河流特征都提供了早期火星可能有温暖湿润的气候的线索,类似于地球的气候(图1)。

      然而,这个想法也有挑战。首先当时进入大气层的太阳能被认为太低,不足以支持温暖潮湿的气候。其次,最近的气候研究认为,火星的远古河流特征可以解释为冰雪气候,在那里,由于反射太阳辐射,大面积的冰表面促进了冷却(图2)。偶尔的变暖事件会导致大量的冰融化,并导致河流的活动。然而,拉米雷斯和克拉多克认为早期火星可能是温暖和潮湿的,而不是那么冰冷,经过仔细的地质和气候分析之后,几乎没有发现大规模冰川融化的迹象。

      早期的火星:温暖的沙漠,偶尔还会下雨

      大峡谷(a)与火星树枝状河流系统(b)(阿拉伯四边形,地球和火星之间的比较有轻微的形态学差异,这可能是由于年龄的差异造成的,比例尺为60公里。图片:Google/Landsat/Copernicus (a) and Google/NASA/JPL/University of Arizona (b). Images adapted from Ramirez and Craddock (2018), Nature Geoscienc

      最近,他们的研究发表在《自然地球科学》杂志上,他们认为在一个相对没有冰川的星球上的火山活动可以解释火星的河流特征。火山喷发释放出的二氧化碳、H2和CH4可能导致了温室效应,而温室效应反过来又可能促进了气候变暖、降水(包括降雨),以及形成山谷和河流特征的水流。然而,这种气候不会像地球那样温暖潮湿,每年的降水量约为10厘米(或更少),类似于地球的半干旱地区。

      早期的火星:温暖的沙漠,偶尔还会下雨

      这种较干燥的气候表明,少量的冰沉积物也可能存在,尽管它们很薄,容易融化,对河流系统造成了影响。在未来,作者将在他们的分析中使用更复杂的模型来进一步研究他们温暖的半干旱气候假说。他们还将研究火星上形成这些河流特征之前的气候。这将涉及到研究火星的早期历史,这是一个神秘的课题,因为目前人们对它知之甚少。

      博科园-科学科普|参考期刊:自然地球科学|来自:东京工业大学

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