火星大气损失对 35 亿年火星气候演化模型中雪融潜力的影响

诺亚纪之后的火星古河道表明，约 3.5 Gya 之后火星表面存在液态水（Irwin 等，2015；Palucis 等，2016）。为探究 CO$_{2}$ 分压和黄赤交角变化对表面水可能性的影响，我们建立了一个零维表面能量平衡模型。我们将该模型与物理自洽的轨道演化史相结合，以追踪火星过去 35 亿年历史中的条件。我们发现，对应于指数损失率 $dP/dt \propto t^{-3.73}$ 或更快速的大气压力条件下允许融化，但若假设 MAVEN 任务测量的所有逃逸氧均来自大气 CO$_{2}$（Lillis 等，2017；Tu 等，2015），该速率在 MAVEN 初始测量所得速率的 $0.5 \sigma$ 范围内。此损失率下的融化与关于 Hesperian 河流网络形成的若干关键地质约束相符，前提是每个火星年最暖时段处于最优融化条件（Irwin 等，2015；Stopar 等，2006；Kite 等，2017a,b）。大气压力对表面能量的影响大于火星平均黄赤交角变化的影响。这些结果表明，MAVEN 对大气损失的初始测量与“大气损失是使火星从允许融化气候切换为无融化气候的主导过程”相一致（Jakosky 等，2017），但如果确认存在 $<2$ Gya 的古河道，或 MAVEN 测得的大部分逃逸氧来自 H$_{2}$O，则将需要非 CO$_{2}$ 增温。