美國(guó)宇航局的火星奧德賽號(hào)軌道飛行器在2011年拍攝了這張巨大惠更斯隕石坑的地形和紅外圖像。來(lái)源：NASA JPL-Caltech Arizona State Univers
美國(guó)宇航局的火星奧德賽號(hào)軌道飛行器在2011年拍攝了這張巨大惠更斯隕石坑的地形和紅外圖像。來(lái)源：NASA/JPL-Caltech/Arizona State University
一項(xiàng)新的研究發(fā)現(xiàn)，宇宙隕石對(duì)早期火星的撞擊可能在火星上引發(fā)了洪水，這可能解釋了為什么火星曾經(jīng)被水覆蓋。
盡管火星現(xiàn)在又冷又干，但幾十年來(lái)科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)的證據(jù)表明火星表面曾經(jīng)覆蓋著河流、小溪、池塘、湖泊，甚至海洋。在地球上，幾乎所有有水的地方都有生命，所以這顆紅色星球曾經(jīng)存在水的歷史提高了火星曾經(jīng)可以孕育生命(并且現(xiàn)在也仍然孕育著生命)的可能性。
然而，盡管有證據(jù)表明火星上存在水，但科學(xué)家們還沒(méi)有弄清楚火星早期是如何得來(lái)這些水的。因?yàn)樵诨鹦窃缙冢菚r(shí)候的太陽(yáng)比現(xiàn)在更冷，以前的氣候模型也表明，火星可能缺乏足夠的溫室氣體來(lái)捕獲足夠的熱量以產(chǎn)生大量降雨。
一項(xiàng)尚未得到同行評(píng)議的新研究分析了這個(gè)謎團(tuán)的一個(gè)可能答案：宇宙隕石撞擊通過(guò)產(chǎn)生大量熔融或蒸發(fā)的巖石和蒸汽來(lái)對(duì)火星進(jìn)行加熱。這篇論文認(rèn)為，這個(gè)可能答案將有助于解釋火星更溫暖、更濕潤(rùn)的歷史跡象。為了探索這種可能性，科學(xué)家們?cè)谟?jì)算機(jī)模型中分析了宇宙隕石撞擊對(duì)火星氣候和地質(zhì)的環(huán)境影響。
“使用復(fù)雜的三維全火星氣候模擬實(shí)驗(yàn)與模擬地球全球變暖實(shí)驗(yàn)相似，我們可以首次三維模擬40億年前火星大型隕石撞擊所引發(fā)的氣候大變化，”行星科學(xué)家、法國(guó)巴黎索邦大學(xué)氣象學(xué)家、研究主要作者M(jìn)artin Turbet說(shuō)。
研究人員集中研究了有史以來(lái)撞擊火星的較大巖石的影響，這些巖石直徑超過(guò)60英里(100公里)。這些隕石大到足以解釋在火星上看到的最大隕石坑(即寬度超過(guò)370英里/600公里的盆地)。
科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)，其中的一次火星撞擊威力非常巨大，足以在半個(gè)火星年中使火星的大氣溫度升高，以至于火星表面在這半個(gè)火星年中可以存在水，在那之后的大約12個(gè)火星年里，火星可能擁有持續(xù)的降雨，在這段時(shí)間中，最初被撞擊產(chǎn)生的熱量所蒸發(fā)的水會(huì)以洪水的形式重新出現(xiàn)在火星，平均每個(gè)地球年都有約8.5英尺(2.6米)深的水覆蓋著火星。(一個(gè)火星年約等于1.88地球年。)
在這些降雨之后，火星會(huì)迅速冷卻，在1000到10萬(wàn)年之間，火星表面的水會(huì)凍結(jié)成冰。在之后某個(gè)時(shí)期的1萬(wàn)到100萬(wàn)年的過(guò)程中，太陽(yáng)輻射將地表的冰直接轉(zhuǎn)化為水蒸氣，使水可以遷移到火星兩極和火星上其他寒冷的地方并重新結(jié)冰。
研究者們計(jì)算出一個(gè)特別大的撞擊(比如說(shuō)，直徑大約300公里寬的隕石留下了一個(gè)直徑約1500公里的隕石坑)會(huì)在火星上留下一個(gè)可能存在數(shù)千萬(wàn)年的局部熱點(diǎn)(除了其他全球性后果之外)。盡管在這個(gè)熱點(diǎn)存在的大部分時(shí)間里它的溫度都不足以融化火星表面的水，但它可以幫助保持地下液態(tài)水或冰層底部液態(tài)水的存在。
但是這些新發(fā)現(xiàn)并不能解釋火星上一些最顯著的水文特征：赤道以南的主要河谷網(wǎng)絡(luò)。然而，與撞擊有關(guān)的風(fēng)暴則可能在火星赤道附近達(dá)到頂峰。先前的研究還表明，火星上的河谷網(wǎng)絡(luò)和火星最大的盆地似乎是在火星歷史的不同時(shí)期形成的。
Turbet說(shuō)，這些發(fā)現(xiàn)還表明，這些洪水可能導(dǎo)致了隕石坑的侵蝕，科學(xué)家們?cè)诨鹦侨蚩睖y(cè)者號(hào)、火星快車號(hào)和火星勘測(cè)軌道飛行器等任務(wù)收集的火星表面圖像中都發(fā)現(xiàn)了隕石坑侵蝕現(xiàn)象。此外，他指出由宇宙隕石碰撞引發(fā)的洪水還可能導(dǎo)致了火星古老粘土的形成，這與這些物質(zhì)的可疑年齡相符。
這項(xiàng)研究發(fā)表在預(yù)印網(wǎng)站arXiv.org上的一篇論文中，并提交給了期刊《伊卡洛斯》(Icarus)，但尚未被其接受。
