古代火星曾下雨或下雪？新研究给出肯定答案

科罗拉多大学博尔德分校地质学家的一项新研究描绘了这样的火星图景：这颗红色星球曾经相对温暖湿润，与现今我们所知的寒冷荒原截然不同。该团队的发现表明，数十亿年前，强降水很可能滋养了塑造火星表面的众多山谷与河道网络——这为行星科学领域长期存在的争论增添了新证据。

由阿曼达·斯特克尔（2024年获得科罗拉多大学博尔德分校地质学博士学位）领导的研究人员于4月21日将研究成果发表在《地球物理研究杂志：行星》期刊上。

"你可以调取犹他州等地的谷歌地球图像，缩小视野后就会看到与火星的相似之处，"现任职于加州理工学院的斯特克尔表示。

当今大多数科学家认同，在约41亿至37亿年前的诺亚纪时期，火星表面至少存在过部分水体。

但这些水体的来源始终是个谜团。部分研究者认为远古火星从未温暖湿润，而一直处于寒冷干燥状态。当时太阳系中的年轻太阳亮度仅为现今的75%左右。广阔的冰盖可能覆盖了火星赤道周边的高地，仅偶尔出现短暂融化。

在新研究中，斯特克尔及其同事着手探究火星远古气候的"暖湿说"与"冷干说"理论。团队利用计算机模拟技术，推演数十亿年前水如何塑造火星地表形态。他们发现由雪或雨形成的降水，很可能造就了现今仍存在于火星的山谷与源头水系形态。

"要得出任何确定性结论都非常困难，"斯特克尔指出，"但我们观察到这些山谷形成于各种海拔高度，仅用冰盖理论难以解释这种现象。"

双重面貌的红色星球

现今的火星卫星图像仍清晰呈现着水留下的印记。

例如赤道区域，广阔的河道网络从火星高地延伸，如树枝般分叉汇入湖泊，甚至可能曾注入海洋。美国宇航局2021年登陆的"毅力号"探测器正在杰泽罗陨石坑（此类古湖泊遗址之一）开展探测。诺亚纪时期，一条强大河流曾注入该区域，在陨石坑底部沉积形成三角洲。

"要沉积此类巨砾，需要数米深的流动水体，"该研究资深作者、科罗拉多大学博尔德分校大气与空间物理实验室（LASP）科学家布莱恩·海内克解释道。

为研究远古历史，海内克与现任"毅力号"科学团队成员的斯特克尔共同创建了火星局部区域的数字化模型。

团队采用的计算机模拟程序（模型）由合著者、科罗拉多大学博尔德分校地质科学系格雷戈里·塔克教授最初为地球研究开发。科罗拉多大学博尔德分校环境科学合作研究所（CIRES）研究员马修·罗西亦为合著者。

研究人员运用该软件在模拟火星赤道附近地形的合成地形上进行景观演化建模。部分实验中，团队通过降水向地形添加水分；其他实验则加入融化的冰盖。随后在模拟中，他们让水流持续数万至数十万年。

研究人员重点分析了由此形成的水系形态特征，特别是火星分叉山谷的源头分布位置。不同情境产生了截然不同的结果：在冰盖融化模型中，山谷源头主要形成于高地边缘（即古冰盖边界附近）；而在降水模型中，火星水系源头分布广泛，海拔跨度从低于行星平均地表至1.1万英尺（约3350米）以上。

"冰盖融水仅在狭窄的海拔带形成山谷，"斯特克尔阐述道，"而分布式降水则能在各处催生山谷源头。"

团队随后将这些预测结果与美国宇航局火星全球勘测者号及火星奥德赛号探测器获取的实际数据比对。包含降水因子的模拟更符合真实火星地貌特征。

研究人员特别说明该结果并非火星远古气候的最终定论——尤其是行星如何维持足够温度以支持降雪降雨的机制尚不明确。但海内克指出，这项研究为科学家理解另一颗行星（即地球自身）的历史提供了新视角。

"一旦流水侵蚀作用停止，火星几乎被时间冻结，其现状很可能与35亿年前的地球极为相似。"他表示。