数十亿年前，火星表面点缀着巨大的湖泊，这些湖泊是在撞击坑逐渐被水填满时形成的。最终，许多湖泊冲破了堤岸，导致了灾难性的洪水，在周围的景观中形成了峡谷。
据《自然》杂志本周报道，这些短暂但深邃的河道可能在塑造这颗红色星球的地形方面发挥了出乎意料的重要作用。研究人员比较了火星上溢出撞击坑形成的河谷和更缓慢的河流侵蚀形成的河谷的卫星图像，发现与撞击坑湖泊相关的峡谷占河谷总体积的近四分之一。这些发现突显了影响地球和火星景观的各种过程之间的关键差异，并对理解我们近邻过去的宜居性具有启示意义。
“它们不仅仅是我们可以忽略的孤立事件，”得克萨斯大学奥斯汀分校的行星科学家、该研究的合著者蒂莫西·古奇说。“认识到这是一个全球性的过程，有助于我们思考火星表面是如何演变的。”
在火星早期潮湿的时期，撞击坑湖泊可以达到数百公里宽，与里海这样的小型地球海相当。其中许多湖泊最终积水过多，水会溢出撞击坑的边缘，将其侵蚀，并允许更多的水流出。在其他情况下，洪水是在撞击坑中储存的所有水的巨大压力导致撞击坑边缘破裂时开始的。
古奇说，这一切都发生在35亿多年前，因此很难知道这些河道形成的速度有多快。然而，他和他的同事们正在使用计算机模型来重现过去的洪水，并推测这些洪水发生在几天到几周内。
火星上还有类似于地球上所见的蜿蜒的河谷网络，这些网络是由降雨或融雪形成的河流在数万到数十万年里蚀刻而成的。研究人员通常认为这个缓慢的过程是火星河谷形成的主要方式。
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古奇说：“我们在工作中做的是检验这个假设，看看这些灾难性的洪水是孤立的、一次性的事件，还是具有全球重要性？”
他和他的团队查阅了火星河谷地图，并确定了哪些是由于缓慢侵蚀形成的，哪些是由撞击坑湖泊形成的。然后，研究人员利用NASA的“火星全球探测器”航天器收集的高程数据来确定河谷的深度。
根据这些信息，该团队计算出，与破裂的撞击坑湖泊相关的峡谷总长度仅占火星河谷总长度的3%，但却占其体积的24%。这些河道深切地侵蚀了地貌，其中位深度为170.5米（559.4英尺），是缓慢侵蚀形成的河谷的两倍多。古奇和他的同事估计，古代洪水冲刷出了约14000立方公里（3358.8立方英里）的沉积物——他说，这足以填满苏必利尔湖和安大略湖，还有剩余。
在地球上，融化的冰盖带来的水流有时会导致冰川湖溢出并释放出强大的洪水，形成华盛顿州干旱河谷地貌。然而，地球上活跃的板块构造破坏了许多可能形成湖泊的撞击坑。火星没有板块构造，所以它的撞击坑“就留在那儿了，”古奇说。
他说：“在地球上，这些湖泊溢出造成的洪水在某些时期非常重要，尤其是在过渡时期。我们认为，在火星上，它们一直都很重要。”
了解这颗红色星球的水和气候历史是弄清楚它是否曾经拥有适宜生命存在的条件的钥匙。未来，古奇和他的同事们计划研究哪些由破裂撞击坑湖泊引起的洪水可能足以改变邻近河谷网络的形貌——而这在地球上不会发生多少。
他说：“将平均的火星河谷系统与平均的地球河谷系统进行比较，可能比我们之前认为的更像是“苹果与橘子”的比较。我们需要考虑到火星地形的独特复杂性，才能最好地理解过去的宜居环境。”
