火星早期历史上的气候一直都有争议——这颗红色的星球是温暖而潮湿的，还是寒冷而冰冷的?在Icarus发表的新研究为后者提供了证据。
火星上遍布着峡谷网络、三角洲和湖泊沉积物，这意味着它一定在某个时间点上拥有自由流动的水，可能是在大约40亿年前。但是，过去地球深处的气候模型并不能产生足够温暖的条件，使液态水能够在地表存在。
“有些人试图用我们在地球上使用的模式来模拟火星的古老气候，他们真的很难做到这一点。”要创造出一个温暖的古老的火星是很困难的，因为那时太阳要微弱得多。普渡大学地球、大气和行星科学助理教授Briony Horgan说。“当很多人都在使用气候模型时，我们从一个独特的角度来看待这个问题——火星的火山记录告诉了我们什么?”
在火星早期的历史中，火山活动非常丰富。在地球上一些被广泛研究的地区中，有很多大型的火山，但人们所知的是南部高地上的一种低而光滑的地形，即Sisyphi Planum。在这里，有超过100个被称为Sisyphi Montes的平顶土丘，它们可能是火山的起源。
当火山在地球上的冰盖和冰川下喷发时，热量和融水的结合创造了被称为“图雅斯”或“桌山”的平顶陡峭的山峰。当冰川下的火山爆发没有破坏冰的表面时，火山的顶部保持锥形而不是变平。在这些事件中产生的矿物学是独特的，因为热熔岩和冷冰川融水相互作用。
Sheridan Ackiss是Purdue的博士候选人，也是该论文的主要作者，他使用了NASA紧凑的火星探测成像光谱仪(CRISM)的图像，以查明该地区的矿物组成是否与冰川下的火山活动相一致。
CRISM可以探测到可见光范围和波长较短的光，这有助于仪器的操作人员识别火星表面的多种矿物质。在可见光波段，光的反射方式受到铁的强烈影响，而在红外波段，CRISM可以从碳酸盐、硫酸盐、羟基和矿物晶体中的水中获取特征。
阿克斯说:“每块石头都有特定的指纹，你可以通过光的反射来识别它。”
这些发现确定了该地区三种不同的矿物组合，主要是石膏、多水合硫酸盐和一种蒙脱沸石-铁氧化物混合物——所有这些都与冰川环境中的火山有关。
阿克斯说:“我们现在有两组数据，矿物质和形态学，它们表明火星上一定在某个时间点有冰存在。”“这可能是火星历史上相对较晚的时期。”
Ackiss的团队希望他们的发现可以作为火星上其他有火山历史的地区的参考点。如果研究人员能够在其他地方的冰盖下找到火山活动的证据，那么这将为一个非常寒冷的古代火星的形成提供更充分的证据。但不要害怕，太空爱好者们，这并不能消除火星上过去生命存在的可能性。
“即使火星是一个寒冷而冰冷的荒原，这些火山爆发与冰盖相互作用，可能为微生物的存在创造了一个小小的快乐之地，”哈尔根说。“这是你想去了解火星上生命如何存活的地方。”
