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2018
03-28

研究表明,水可以流经“冰冷的冰”古代火星


对于科学家试图了解什么古代火星可能已经像,红色星球发送一些混合信号。水雕刻的山谷和湖底毫无疑问的是水一度流到水面上。但火星早期的气候模式显示,全球平均气温远低于冰点。

布朗大学地质学家最近的研究提供了一个潜在的桥梁之间的火星地质学的“温暖和湿”的故事和“冷和冰”过去的大气模型建议。研究表明,即使火星一般被冻结,也是合理的,即夏天每天的最高温度可能会高于冰点,足以导致冰川边缘融化。研究人员总结说,年复一年产量相对较低的融水,本来可以足以刻画地球上观测到的特征。

通过火星的南部高地蜘蛛网广泛的谷网络表明,这个星球曾经是温暖和潮湿的,但新的研究表明,水仍然可以间歇性流动在冰冷的早期火星上。信用:NASA / JPL-Caltech /亚利桑那州立大学

该研究发表在“伊卡洛斯”杂志上。阿什利·帕伦博博士布朗大学的学生领导了布朗地球环境与行星科学系教授吉姆·黑德(Jim Head)和哈佛大学工程与应用科学学院教授罗宾·华兹华斯(Robin Wordsworth)的工作。

Palumbo说,这项研究受到地球上发现的气候动力的启发。

Palumbo说:“我们在南极干燥山谷看到这一点,即使年平均气温远低于冰点,季节性温度变化也足以形成和维持湖泊。 “我们想看看古代火星是否有类似的可能。”

研究人员从火星的最先进的气候模型入手,假设一个古老的气氛主要由二氧化碳组成(因为它是今天)。这个模型通常会产生一个冰冷的早期火星,部分原因是太阳系能量输出在太阳系历史早期被认为是太弱了。研究人员运用了一个广泛的参数空间模型,这个空间的变量在大约40亿年前形成了这个星球南部高地的标志性谷地网络。

虽然科学家普遍认为火星的气氛在过去更加浓厚,但实际上究竟有多厚却并不清楚。同样,尽管大多数研究人员认为大气中大部分是二氧化碳,但也可能存在少量其他温室气体。所以Palumbo和她的同事们运用了各种合理的大气层厚度和额外的温室效应。

目前还不清楚火星轨道的变化可能与40亿年前一样,所以研究人员测试了一系列合理的轨道情景。他们测试了不同程度的轴倾斜,这影响了行星的上,下纬度接收的太阳光,以及不同程度的偏心度 - 行星绕太阳轨道偏离圆周的程度,这可以放大季节性温度变化。

该模型产生了冰覆盖谷网络位置附近区域的情景。尽管这些地区的年平均气温持续低于冰点,但该模式在南部高地的夏季气温达到了高于冰点的高峰。

为了使这种机制能够解释河谷网络,必须在河谷网络形成的持续时间内产生正确的水量,并且水必须以与河谷网络切割所需的速率相当的速率流失。几年前,布朗当时毕业的大学生艾略特·罗森伯格(Eliot Rosenberg)公布了对最大山谷所需的最小水量的估计。以此作为指导,除了必要的径流速率和其他研究的河谷网络形成的持续时间的估计,Palumbo表明,火星轨道高度偏心的模型运行确实符合这些标准。所要求的偏心度在内 帕伦博说,这是40亿年前火星的可能轨道范围。

Palumbo说,结果提供了一个潜在的手段,调和早期火星流水的地质证据与寒冷和冰冷的星球的大气证据。

“这项工作增加了一个合理的假设,以解释液态水可能在早期的火星上形成的方式,类似于我们在南极麦克默多干谷的野外工作中观察到的溪流和湖泊的季节性融化,“头说。 “我们正在探索另外的候选变暖机制,包括火山作用和撞击坑,这也可能有助于融化冰冷的早期火星。”

来源:布朗大学