早期火星更温暖湿润的解决方案及瞬态增温面临的挑战

早期火星的气候数十年来一直备受争议。尽管大多数研究者认为地质证据表明存在地表水，但对于地表必须有多温暖湿润以及这种条件可能持续多久，一直存在分歧。虽然地质证据最容易用持续温暖的气候来解释，但气候模型在产生温暖地表条件方面所感知到的困难，催生了各种假设早期火星寒冷且被冰川覆盖、间有瞬态增温事件的模型。然而，我使用单柱辐射-对流气候模型表明，满足温暖且相对无冰川的早期火星条件相对更直接，仅需约1%的H₂和3 bar的CO₂，或约20%的H₂和0.55 bar的CO₂。相比之下，地表冰的反射率极大地增加了使初始冻结地表瞬态增温的难度。瞬态增温模型所需的温暖条件地表气压阈值增加约10%至60%，具体取决于冰覆盖率。在H₂浓度为3%、10%和20%时，对于混合雪和冰，冰覆盖率超过40%、70%和85%时无温暖解；对于较新鲜的雪和冰，冰覆盖率超过25%、35%和49%时无温暖解。如果瞬态增温的早期火星需要高温（298至323 K）来产生观测到的地表粘土量（Bishop等人），我表明这样的温度所需的地表气压几乎超过了所有考虑的H₂浓度（1%至20%）下可用的古气压约束。然后我论证，温暖且半干旱的气候仍然是火星古气候最简单且最合乎逻辑的解决方案。