火星南半球存在着数百个令地质学家长期困惑的河谷网络。他们认为，液态水侵蚀形成了这些古老的洼地，表明早期火星是一个相对温暖的地方。但过去的计算机模型表明，在那段时间里，这颗红色星球上的条件是寒冷冰封的。
最近，行星科学家们仔细研究了这些火星河谷，并将它们与地球上类似的构造进行了比较。研究人员发现，在冰盖下流淌的水有助于形成相当一部分河谷，证实了火星在其早期历史中确实经历了一个寒冷、严酷的时期。该团队于8月3日在《自然-地球科学》杂志上报道了这些发现。
“火星本质上是一个冰封的星球，地表只有非常少量的液态水，还是一个像地球一样由（水）循环主导的星球？”亚利桑那州立大学（位于坦佩）的行星科学家、新发现的合著者安娜·格劳·加洛弗雷（Anna Grau Galofre）说道。据格劳·加洛弗雷介绍，过去研究人员在两种证据之间左右为难：一种是暗示火星有一个冰封的开端，另一种是暗示火星曾有降雨、海洋和湖泊的地质证据。
她表示，新发现弥合了这两种信息来源之间的差距，并可能有助于科学家们精确搜寻火星上生命的证据。
格劳·加洛弗雷及其同事检查的河谷形成于大约39亿至35亿年前——这与地球上生命首次出现的时间大致相同。它们散布在火星南半球的高地上，长度从几英里长的单条细流到像尼罗河或密西西比河那样庞大而错综复杂的河网都有。
格劳·加洛弗雷及其同事检查了属于66个不同网络的10,276个河谷。根据河谷的形状和其他地貌特征，研究人员能够确定形成它们的侵蚀过程。研究人员发现，这些河谷是通过多种不同的方式形成的。在48个具有独特特征的河谷区域中，有三个可能由地下泉水侵蚀形成，九个由冰川雕刻而成，14个很可能是由河流形成，22个则是在冰盖下形成的。
后两种河谷可能非常相似，并且确实具有相似的起源。
“这只是地表的水流，但要么被冰覆盖，要么暴露在地表并与大气接触，”格劳·加洛弗雷说。她说，冰盖下的河道就像管道系统中的管道一样在冰盖下流淌。
这些河谷让格劳·加洛弗雷和她的团队想起了加拿大北极群岛德文岛周围的河谷。研究人员观察到，无论是在地球还是在火星上，冰川河道留下的河谷都具有独特的特征，因为它们可以向上流动。当冰盖下方的压力迫使水从覆盖层厚的区域流向覆盖层薄的区域时，就会发生这种情况。格劳·加洛弗雷说：“你可以看到一条向上爬山的河道，如果你看到的是一条河流，你永远不会看到这种情况。”
由河流和冰盖形成的河谷的存在可能表明，古代火星高地上的一些地方仍然没有结冰。“这也可能意味着，我们看到的是不同时期印在地貌上的不同气候，”格劳·加洛弗雷说。“火星的某个时期发生了广泛的冰川作用，但在另一个……历史时期，冰退去得足够多，以便形成河流。”
然而，格劳·加洛弗雷说，目前尚不清楚这些时期可能发生在何时，或者哪一个更早；NASA最近发射的“毅力号”火星车收集的岩石样本可能最终会揭示这个问题。
古代火星上冰盖的存在实际上可能使这颗星球更宜居。冰盖覆盖层可以为任何生活在其中的生命形式提供稳定的水源，并能保护这些生物免受剧烈温度波动的影响，还能抵御太阳辐射。
哈佛大学行星科学家、未参与此项研究的罗宾·沃兹沃思（Robin Wordsworth）指出，地球上的生命在各种不同的栖息地中繁盛。
他在给《大众科学》的一封电子邮件中说：“如果早期火星在其大部分历史中确实很寒冷，那么这就表明对古代生命的搜寻应该扩展到各种不同的环境。”“他们关于许多河谷网络是在冰盖下形成的结论，为理解神秘的早期火星气候提供了新的视角。”
