火星早期氣候溫暖到能下雨？最新模擬研究揭密

火星表面現存的大型河谷網路，暗示著它們可能由流動的水體形成。但多數氣候模型卻顯示當時溫度難以維持液態水。為瞭解開這個矛盾，行星科學家團隊針對兩種主流理論進行模擬：其一是「溫暖潮濕氣候」的降水假說，其二則是「冰凍寒冷氣候」下的冰帽暫時融化理論。研究發現關鍵差異在於河谷起源的位置——溫暖環境下河谷會在不同海拔高度形成，而冰凍情境下則僅限於冰帽融化帶附近。當團隊實際分析火星某個布滿河谷網路的區域時，發現河谷源頭的分佈模式更符合降水作用的預測，這顯示遠古火星可能確實存在足以支援降雨的溫暖氣候。

數十億年前，豐沛的降水可能滋養了塑造火星地貌的眾多河谷與水道網路。圖片來源：M. Kornmesser / ESO。

「如果你用Google Earth觀察猶他州等地貌，再縮小比例，就會發現與火星驚人地相似。」加州理工學院研究員Amanda Steckel博士如此描述。

目前科學界普遍認同，在約41至37億年前的諾亞紀時期，火星表面至少存在部分液態水。但這些水的來源始終成謎——有學者主張火星從未溫暖潮濕，而是長期處於冰凍狀態。值得注意的是，當時年輕太陽的亮度僅有現今的75%。

Steckel博士團隊透過電腦模擬技術，重現火星地表在兩種氣候情境下的演變過程。結果顯示，無論是雨或雪形成的降水，其產生的河谷網路特徵與現今火星殘留的地貌更為吻合。「這些河谷源頭分佈的海拔範圍極廣，單靠冰帽融化理論難以解釋。」Steckel博士強調。

現今的火星衛星影像仍清晰保留著水體活動的痕跡。赤道附近可見龐大的水道網路從高地延伸，如樹枝般分岔後匯入湖泊，甚至可能曾存在海洋。NASA毅力號探測車正在探索的耶澤羅隕石坑，正是此類古湖泊的遺址——諾亞紀時期曾有強勁河流在此沖積形成三角洲。

研究團隊建立火星赤道區域的數位地形模型，分別模擬降水與冰帽融化情境下數萬至數十萬年的水文作用。結果呈現截然不同的地貌特徵：冰帽融化僅在特定高海拔帶形成河谷源頭，而降水模型則在火星平均地表至3,350公尺的高度範圍內皆可能產生水系源頭。

當比對NASA火星全球探勘者號與奧德賽號的實際觀測資料後，降水模型的預測結果與真實地貌吻合度更高。不過研究團隊謹慎表示，這並非火星古氣候的最終答案，特別是當時如何維持足夠溫暖的環境仍待釐清。

「這項研究為行星演化史提供嶄新視角。」科羅拉多大學大氣與太空物理實驗室的Brian Hynek博士指出：「當流水侵蝕作用停止後，火星就像被時間凍結，可能仍儲存著35億年前地球的原始樣貌。」

該研究成果已發表於《地球物理研究期刊：行星》專刊，為探索地外行星氣候演變樹立新里程碑。