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导语：翻转的气候可以解释火星的水汪汪的过去创作编辑 原创作者：寒山
在一九七零年代 ， 水手和维京号宇宙飞船拍摄的火星图像揭示了巨大的通道和山谷网络——这两者都让人想起地球上的灾难性洪水和河流排水系统 。 河流特征是第一个迹象 ， 表明 38 亿年前 ， 地球曾经是一片郁郁葱葱的绿洲 ， 充斥着海洋、湖泊和河流 。
但是早期的火星怎么这么潮湿呢？这个问题引发了一场长达 40 年的争论 ， 将行星天文学家分成了两个阵营：认为火星一定曾经拥有更厚、更温暖的大气层——这使得这颗红色星球适合液态水和可能的生命进化——和那些认为火星除了短暂的温暖之外大部分都是寒冷的人 。
一些科学家说 ， 一个新的假设可能会调和两个阵营 。 在《地球与行星科学快报》上接受发表的一项研究中 ， 来自宾夕法尼亚州立大学帕克分校的研究生娜塔莎·巴塔哈和她的同事认为 ， 火星在极冻气候和宜居气候之间翻转 。
“我们现在同意地质学家的观点 ， 即火星大部分时间都必须是寒冷的 。 ”
巴塔利亚在宾夕法尼亚州立大学的顾问、合著者詹姆斯·卡斯廷说 ， 他之前支持这样的假设 ， 即早期火星长期笼罩在厚厚温暖的大气层中 ， 但现在不再如此 。 “我们现在同意地质学家的观点 ， 即火星大部分时间都必须是寒冷的 ， ”他谈到自己、巴塔利亚和他们的合著者时说 。 然而 ， 火星不知何故变得“足够温暖 ， 足以形成山谷”和我们今天看到的其他河流特征 。
摇摆不定的气候尽管多种理论试图解释这些河流特征是如何在早期火星上形成的 ， 但巴塔利亚和她的同事们断言 ， 这些解释都忽略了对地球至关重要的一个现象：碳酸盐-硅酸盐循环 。
地球上的火山将二氧化碳喷射到空气中 ， 形成了一种含有大量温室气体的大气层 。 这会增加地球的温度 ， 从而增加降雨量 。 沉淀然后通过形成碳酸从空气中擦洗二氧化碳 。 当酸溅到地表时 ， 它会溶解硅酸盐岩石并产生碳酸盐 ， 然后将其带入海洋 ， 最终俯冲到地幔中 。 当火山将二氧化碳喷回空气中时 ， 这个循环会在大约一百万年后自行完成 。
火星上可能存在类似的循环吗？巴塔利亚认为这值得调查 。 但是当她和她的同事将这个周期添加到早期火星的大气模型中时 ， 他们发现与地球有明显的不同 。
因为这颗红色星球离太阳很远 ， 所以这个循环始于一个被冰川覆盖的世界 。 火山将温室气体排放到大气中 ， 使温度升高 ， 直到最终温暖到可以下雨 。 然后倾盆大雨迅速清除大气中的强效气体 ， 关闭温室并使地球重新回到冰川状态 。 虽然在地球上 ， 循环充当了一个内置的温度控制系统 ， 使我们的星球在长达数百万年的时间尺度上保持宜居性 ， 但该团队的模拟表明 ， 在火星上 ， 它迫使地球在冰川世界和宜居世界之间摇摆 。
“你会得到这些戏剧性的气候周期 ， 在这些 1.2 亿年的冰冻状态之间给你大约 1000 万年的温暖 。 ”
“我们真的很惊讶地看到 ， 当你将它添加到这些早期的火星大气模型中时 ， 你会得到这些戏剧性的气候周期 ， 在这些 1.2 亿年的冰冻状态之间给你带来大约 1000 万年的温暖 ， ”巴塔利亚说 。 “而 1000 万年正是形成我们在火星上看到的所有这些河流特征所需的时间 。 ”
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