研究人员利用气候模拟结果表明，火星上的沟壑可能是由高轴向倾斜时期融化的水冰形成的，这为火星沟壑的形成和演化提供了一个全新的视角。根据对火星过去气候和轴倾角的模拟，在火星表面观测到的沟壑可能是由高倾角时期的水冰融化形成的。这些沟壑虽然类似于地球上的水蚀地貌，但主要存在于目前火星气候和大气条件通常不支持液态水的海拔高度。

美国宇航局火星勘测轨道飞行器上的高分辨率成像科学实验（HiRISE）相机拍摄的 Terra Sirenum 及其沟壑的图像。图片来源：NASA/JPL/亚利桑那大学

可能的形成过程

有人认为，这些沟壑是通过二氧化碳（CO2）冰的升华形成的。然而，其确切机制仍不确定，因为这一过程缺乏地球上的类似物，而且这一过程也不能完全解释火星沟壑的分布。另一种理论认为，在更有利于水冰融化的旧气候条件下，可能是较少量的液态水形成了沟壑。此外，先前的研究表明，在火星历史上较高的倾角时期，水冰可能已经聚集在现在出现沟壑的区域。

模拟洞察

为了深入研究液态水在形成这些沟壑中的潜在作用，詹姆斯-迪克森和他的团队利用了一个三维火星全球环流模型。该模型旨在描绘火星的气候在过去一百万年中随着其轴向倾角的变化而可能发生的变化。

他们发现，在35°倾角处，目前沟壑的位置--也就是今天在地表附近有大量水冰的区域，在过去的一百万年里很可能多了几十米--压力达到了612帕斯卡以上，冰面温度很可能超过了273开尔文（水冰的熔点）。因此，融化的冰可能会在高倾角时期保持液态，在目前发现的高海拔地区形成沟壑。

火星沟壑演化的新方案

利用这些洞察力，迪克森和他的团队提出了火星沟壑形成和演化的新方案。他们的理论结合了液态水和二氧化碳升华的过程。