新猜想！古代火星的水或有可能由宇宙隕石撞擊所導致

美國宇航局的火星奧德賽號軌道飛行器在2011年拍攝了這張巨大惠更斯隕石坑的地形和紅外圖像。來源：NASA/JPL-Caltech/Arizona State University

一項新的研究發現，宇宙隕石對早期火星的撞擊可能在火星上引發了洪水，這可能解釋了為什麼火星曾經被水覆蓋。

儘管火星現在又冷又干，但幾十年來科學家們發現的證據表明火星表面曾經覆蓋著河流、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存在水的歷史提高了火星曾經可以孕育生命(並且現在也仍然孕育著生命)的可能性。

然而，儘管有證據表明火星上存在水，但科學家們還沒有弄清楚火星早期是如何得來這些水的。因為在火星早期，那時候的太陽比現在更冷，以前的氣候模型也表明，火星可能缺乏足夠的溫室氣體來捕獲足夠的熱量以產生大量降雨。

一項尚未得到同行評議的新研究分析了這個謎團的一個可能答案：宇宙隕石撞擊通過產生大量熔融或蒸發的岩石和蒸汽來對火星進行加熱。這篇論文認為，這個可能答案將有助於解釋火星更溫暖、更濕潤的歷史跡象。為了探索這種可能性，科學家們在計算機模型中分析了宇宙隕石撞擊對火星氣候和地質的環境影響。

「使用複雜的三維全火星氣候模擬實驗與模擬地球全球變暖實驗相似，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的氣候大變化，」行星科學家、法國巴黎索邦大學氣象學家、研究主要作者Martin Turbet說。

研究人員集中研究了有史以來撞擊火星的較大岩石的影響，這些岩石直徑超過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370英里/600公里的盆地)。

科學家們發現，其中的一次火星撞擊威力非常巨大，足以在半個火星年中使火星的大氣溫度升高，以至於火星表面在這半個火星年中可以存在水，在那之後的大約12個火星年裡，火星可能擁有持續的降雨，在這段時間中，最初被撞擊產生的熱量所蒸發的水會以洪水的形式重新出現在火星，平均每個地球年都有約8.5英尺(2.6米)深的水覆蓋著火星。(一個火星年約等於1.88地球年。)

在這些降雨之後，火星會迅速冷卻，在1000到10萬年之間，火星表面的水會凍結成冰。在之後某個時期的1萬到100萬年的過程中，太陽輻射將地表的冰直接轉化為水蒸氣，使水可以遷移到火星兩極和火星上其他寒冷的地方並重新結冰。

研究者們計算出一個特別大的撞擊(比如說，直徑大約300公里寬的隕石留下了一個直徑約1500公里的隕石坑)會在火星上留下一個可能存在數千萬年的局部熱點(除了其他全球性後果之外)。儘管在這個熱點存在的大部分時間裡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水或冰層底部液態水的存在。

但是這些新發現並不能解釋火星上一些最顯著的水文特徵：赤道以南的主要河谷網路。然而，與撞擊有關的風暴則可能在火星赤道附近達到頂峰。先前的研究還表明，火星上的河谷網路和火星最大的盆地似乎是在火星歷史的不同時期形成的。

Turbet說，這些發現還表明，這些洪水可能導致了隕石坑的侵蝕，科學家們在火星全球勘測者號、火星快車號和火星勘測軌道飛行器等任務收集的火星表面圖像中都發現了隕石坑侵蝕現象。此外，他指出由宇宙隕石碰撞引發的洪水還可能導致了火星古老粘土的形成，這與這些物質的可疑年齡相符。

這項研究發表在預印網站arXiv.org上的一篇論文中，並提交給了期刊《伊卡洛斯》(Icarus)，但尚未被其接受。

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