研究稱古代火星液態水的出現可能與冰冷雲層有關

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根據一項新的研究結果,高空冰雲可能通過溫室效應使火星變暖,從而使古代火星擁有河流和湖泊。這一理論可以由美國宇航局(NASA)的「毅力號」探測器進行測試,該探測器目前正在積極探索紅色星球的表面。

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我們太陽系中最大的未解之謎之一是火星如何從一個能夠孕育巨大湖泊(可能還有生命)的世界轉變為我們今天所知的荒涼的貧瘠星球。

科學家們知道一個事實,那就是古代火星曾經擁有大量的液態水,因為在衛星圖像中,紅色星球上仍然可以看到由流動的液體雕刻和運輸的裂縫、三角洲遺迹和岩石沉積物。這些曾經有水的遺迹現在被認為是我們所知的最有希望發現過去微生物生命線索的一些地方。

但是,儘管已經提出了許多理論,科學家們仍然不確定火星是如何能夠維持液態水的,儘管鑒於其相對遙遠的軌道,它從我們的恆星接受的陽光量大約是今天地球的三分之一。

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新的研究結果表明,火星過去多水的秘密可能植根於其大氣歷史。該研究利用先進的紅色星球三維計算機模擬來模擬古代火星氣候可能是什麼樣子。更具體地說,科學家們試圖確定高空冰雲的存在是否會對該星球的大氣層產生重大的變暖影響。

這一理論最初是在2013年提出的,但遭到科學界一些成員的質疑。部分原因是雲層必須比它們在地球上最接近的同類–被稱為捲雲–保持更長時間的凝聚力。然而,研究人員進行的新模擬顯示,不尋常的雲層確實有可能持續下去,而其壽命的關鍵在於火星表面存在的水冰量。

在研究小組使用的火星數字化版本中顯示,在有廣泛的地面冰層覆蓋的情況下,它將導致表面濕度,這可能會引發低空雲的產生。然而,當火星上的冰覆蓋面總體上較少時–例如,冰凍的水留在極地地區和山頂–人們發現,靠近地表的空氣要乾燥得多。這反過來又導致了高空雲的產生,這些雲在失去凝聚力之前可以持續一年之久。

"在模型中,這些雲的行為不同於地球的雲,"新研究的主要作者、芝加哥大學地球物理科學助理教授Edwin Kite說。"在基於地球的直覺上建立模型是行不通的,因為這與地球的水循環完全不相似,地球的水循環在大氣和地表之間快速移動。"

科學家認為,這些冰冷的高空雲導致了溫室效應,其中來自太陽的熱量被截留在大氣層中,進一步使火星變暖,並允許在表面存在液態水。「毅力號」探測器對火星地貌的進一步研究可以幫助測試該團隊的模型。

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「火星很重要,因為它是我們知道的唯一有能力支持生命的星球–然後又失去了它,"Kite解釋說。"地球的長期氣候穩定性是了不起的。我們想了解一個星球的長期氣候穩定性可能崩潰的所有方式–以及它可以被維持的所有方式(不僅僅是地球的方式)。這一探索定義了比較行星宜居性的新領域。」

有關這項研究的論文已經發表在《美國國家科學院院刊》上。

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