火星亿年气候变迁：曾有暴雨和温室效应

火星表面广泛分布的峡谷网络很可能是数十亿年前洪水冲蚀形成的，但是洪水是怎么形成的目前依然未知。近日，宾夕法尼亚州立大学与美国宇航局的研究人员利用气候模型验证火星早期的温室效如何形成这些洪水。

▲左图为美国科罗拉多大峡谷，由科罗拉多河长期冲蚀形成；右图为好奇号拍摄的火星夏普山，这里曾是一个巨型湖泊。

宾夕法尼亚州立大学天体物理与天体生物学研究生，娜塔莎·巴塔利亚（Natasha Batalha）说：“所有人都在搜寻火星上的生命，如果这些早期流水的证据表明火星曾是个适合生命生存的星球，那么现在火星上依旧存在生命的可能性会大增。我们的工作包括用气候模型来准确推测38亿年前火星表面发生的事情。”

此前对火星陨石坑的研究分析支持火星早期表面有流动的洪水，但是当时火星表面升温能够融化水冰是怎么发生的，究竟有多少水依然是谜。

宾夕法尼亚州立大学著名地球科学教授，詹姆斯·卡斯廷（James Kasting）说：“如果我们将火星上的这些峡谷与地球的相比较，比如科罗拉多河，它们看起来拥有相同的宽度，而科罗拉多大峡谷正是五六百万年的长期降雨冲蚀形成的，这几百万年的总降水量达到9亿到18亿毫米。”

2014年卡斯廷教授的研究小组提出一个气候模型表明：火星早期变暖是因为当时有一个由温室气体组成的稠密大气层，具体说是二氧化碳，此外还有氢气。在最近一期的行星科学顶级杂志《伊卡洛斯》上，研究小组报告提到使用光化学模型，他们确定火星早期存在一个氢气含量较高的大气层。

卡斯廷与巴塔利亚的小组用光化学模型模拟了大气的各个方面，包括利用数学确定化学成分及它们如何发生反应，他们还明确了在火星地表与大气里的不同反应。

巴塔利亚说：“我们工作的重点是确定当时的火星是否有一个氢气含量在5%的大气层。对类地行星来说，大气里氢气含量在5%显得太多。通常类地行星不会有这样的大气组成，因为氢原子较轻，非常容易从大气中逃逸。”