编者按:2018年11月26日，美国宇航局成功将洞察号火星车降落在火星表面。这次任务将研究火星内部，让我们更好地了解火星的地震活动、热流和早期地质演化。
长期以来，火星的古山谷网络一直吸引着天文学家和公众。但是随着望远镜变得越来越强大，它们带来了一个更加清晰的新问题:雕刻它们的水是来自地球表面之上还是之下?
通过比较河流在不同气候条件下的模式在地球上,6月27日发表的一份新的科学进步研究芝加哥大学和苏黎世联邦理工学院的研究人员增加了越来越多的证据表明,火星上的河谷是由水流在降雨或融雪的作用结果,而不是从地下缓慢泄漏。这个答案为我们提供了线索，让我们了解亿万年前河流流动时火星的气候是什么样的。
在整个火星上都可以看到由流经山谷的水形成的独特的分支通道。基于水在地球上流动的趋势，对这些网络有两种可能的解释，每种解释都描绘了火星早期的不同图景。
它们可能是由缓慢的地下水涓涓细流逐渐形成的，可能是在较冷的气候下，只有少量的水。“你可以看到这些在地球上,例如,在佛罗里达Panhandle-the地下水慢慢形成的这些美丽的网络渠道通过移动非常细粒沉积物,“研究合著者埃德温风筝,在地球物理学系助理教授在芝加哥大学研究太阳系,太阳系外行星适居性。
另一种解释对地球人来说更为熟悉:降雨或融雪造成的地表径流侵蚀了地面的裂缝，就像西南沙漠中造成阿罗约人死亡的山洪暴发一样。“这通常需要更多的水，这通常意味着气候变暖，”凯特说。
研究水携带的鹅卵石的大小将是解开这个谜题的重要线索。凯特说:“这是地球上土木工程师们研究的第一件事，用来确定一个地区洪水的频率和强度。”但由于火星上没有很多鹅卵石，也无法从轨道上测量鹅卵石的大小，科学家们需要更有创意。
苏黎世联邦理工学院(ETH Zurich)的科学家、该研究的第一作者汉斯约尔格•西博尔德(Hansjoerg Seybold)曾与一个研究团队合作，研究地球上河流的分支模式。这个研究结果表明，你可以分辨出河床是由地上的水流冲刷而成，还是由一种叫做渗漏的缓慢渗漏造成的。缓慢的渗漏会产生树枝，树枝会以72度的角度分叉。更剧烈的地表流动有更锐利的角度。
有了这些知识，研究小组收集了火星干涸河床的图片，这些图片是通过照片和轨道激光扫描拍摄的。他们计算了网络上的角度，发现平均角度远低于72度，表明它们可能是由地表水流动造成的。
这与其他研究发现的地表水存在的证据相关联，比如在山丘和山脉的山脊线附近延伸得很高的沟渠——那里泉水形成的可能性较小，因为它离地下水更远。
凯特说，科学家们对重建火星气候的历史非常感兴趣，因为这是他们所知道的唯一一颗经历了从适宜居住到不适宜居住转变的行星。
“当然，这只是部分答案，”凯特说。“例如，火星的温度是一直保持在温暖的状态，远高于冰点，还是大部分地区都很冷，只是有一个短暂的温暖季节，导致冰雪融化?”还有很多问题。”
论文的另一位作者是苏黎世联邦理工学院(ETH Zurich)、瑞士联邦研究院(Swiss Federal Research Institute)和加州大学伯克利分校(University of California, Berkeley)的詹姆斯•基什内尔(James Kirchner)。
引文:“火星和地球上山谷网络的分支几何结构及其对火星早期气候的影响。Seybold等人，《科学进展》，2018年6月27日。DOI: 10.1126 / sciadv.aar6692
资金:苏黎世联邦理工学院