新猜想！古代火星的水或有可能由宇宙陨石撞击所导致

美国宇航局的火星奥德赛号轨道飞行器在2011年拍摄了这张巨大惠更斯陨石坑的地形和红外图像。来源：NASA/JPL-Caltech/Arizona State University

一项新的研究发现，宇宙陨石对早期火星的撞击可能在火星上引发了洪水，这可能解释了为什么火星曾经被水覆盖。

尽管火星现在又冷又干，但几十年来科学家们发现的证据表明火星表面曾经覆盖着河流、小溪、池塘、湖泊，甚至海洋。在地球上，几乎所有有水的地方都有生命，所以这颗红色星球曾经存在水的历史提高了火星曾经可以孕育生命(并且现在也仍然孕育着生命)的可能性。

然而，尽管有证据表明火星上存在水，但科学家们还没有弄清楚火星早期是如何得来这些水的。因为在火星早期，那时候的太阳比现在更冷，以前的气候模型也表明，火星可能缺乏足够的温室气体来捕获足够的热量以产生大量降雨。

一项尚未得到同行评议的新研究分析了这个谜团的一个可能答案：宇宙陨石撞击通过产生大量熔融或蒸发的岩石和蒸汽来对火星进行加热。这篇论文认为，这个可能答案将有助于解释火星更温暖、更湿润的历史迹象。为了探索这种可能性，科学家们在计算机模型中分析了宇宙陨石撞击对火星气候和地质的环境影响。

“使用复杂的三维全火星气候模拟实验与模拟地球全球变暖实验相似，我们可以首次三维模拟40亿年前火星大型陨石撞击所引发的气候大变化，”行星科学家、法国巴黎索邦大学气象学家、研究主要作者Martin Turbet说。

研究人员集中研究了有史以来撞击火星的较大岩石的影响，这些岩石直径超过60英里(100公里)。这些陨石大到足以解释在火星上看到的最大陨石坑(即宽度超过370英里/600公里的盆地)。

科学家们发现，其中的一次火星撞击威力非常巨大，足以在半个火星年中使火星的大气温度升高，以至于火星表面在这半个火星年中可以存在水，在那之后的大约12个火星年里，火星可能拥有持续的降雨，在这段时间中，最初被撞击产生的热量所蒸发的水会以洪水的形式重新出现在火星，平均每个地球年都有约8.5英尺(2.6米)深的水覆盖着火星。(一个火星年约等于1.88地球年。)

在这些降雨之后，火星会迅速冷却，在1000到10万年之间，火星表面的水会冻结成冰。在之后某个时期的1万到100万年的过程中，太阳辐射将地表的冰直接转化为水蒸气，使水可以迁移到火星两极和火星上其他寒冷的地方并重新结冰。

研究者们计算出一个特别大的撞击(比如说，直径大约300公里宽的陨石留下了一个直径约1500公里的陨石坑)会在火星上留下一个可能存在数千万年的局部热点(除了其他全球性后果之外)。尽管在这个热点存在的大部分时间里它的温度都不足以融化火星表面的水，但它可以帮助保持地下液态水或冰层底部液态水的存在。

但是这些新发现并不能解释火星上一些最显著的水文特征：赤道以南的主要河谷网络。然而，与撞击有关的风暴则可能在火星赤道附近达到顶峰。先前的研究还表明，火星上的河谷网络和火星最大的盆地似乎是在火星历史的不同时期形成的。

Turbet说，这些发现还表明，这些洪水可能导致了陨石坑的侵蚀，科学家们在火星全球勘测者号、火星快车号和火星勘测轨道飞行器等任务收集的火星表面图像中都发现了陨石坑侵蚀现象。此外，他指出由宇宙陨石碰撞引发的洪水还可能导致了火星古老粘土的形成，这与这些物质的可疑年龄相符。

这项研究发表在预印网站arXiv.org上的一篇论文中，并提交给了期刊《伊卡洛斯》(Icarus)，但尚未被其接受。