早期火星 episodic 变暖、氧化与地球化学转变的耦合模型

协调火星地质与大气演化模型仍是一项重大挑战。火星地质的特征在于过去存在表面液态水的 episodic 证据，以及表明从较湿润向更干燥、更具氧化性表面条件缓慢且间歇性转变的地球化学。本文提出一个新模型，纳入还原性温室气体的随机注入以及因氢逃逸导致的氧化，以研究造成这些多样观测的条件。我们发现，火星早期历史中可能反复从还原性（富H2）大气条件转变为氧化性（富O2）大气条件。我们的模型预测早期火星总体寒冷，年均温度低于240 K。如果峰值还原气体释放速率与背景CO2水平足够高，它仍会呈现足以侵蚀陨石坑壁、形成河谷网络及创造其他河流/湖泊特征的 episodic 温暖间隔。我们的模型还预测大气O2的瞬时积累，这有助于解释盖尔陨石坑中锰氧化物等氧化矿物物种的出现。我们认为，约35亿年前诺亚纪—西方纪从层状硅酸盐沉积向硫酸盐沉积的明显转变，可解释为行星氧化性增加、地下水可用性减少以及小行星撞击通量衰退的综合结果，后者大幅减缓了表面硫酸盐的再迁移与热化学破坏。最终，火星早期气候与表面化学的快速且反复变化，将给任何新兴的微生物生命既带来挑战也带来机遇。