早期火星因大气坍缩与大气再膨胀导致的甲烷释放

早期火星河流的一个候选解释是由于表面释放 H$_2$ 或 CH$_4$ 气体导致的大气变暖。然而，单次事件中能释放多少气体仍未知。我们模拟了通过一种机制从笼形物中快速释放 CH$_4$ 的过程。通过模拟 CH$_4$-笼形物释放如何受火星倾角和大气成分变化的影响，我们发现大部分来自 CH$_4$ 笼形物的总脱气发生在火星第一次 prolonged 大气坍缩之后。这种由大气坍缩引发的 CH$_4$ 释放机制包含三个阶段。(1) 早期火星二氧化碳大气的快速坍缩启动了水冰从高地向极地较慢的迁移。(2) 在随后的 CO$_2$ 大气再膨胀和 CO$_2$ 温室变暖作用下，低纬度笼形物分解并释放甲烷气体。(3) 甲烷随后会扰动大气化学和表面温度，直到光化学过程将其破坏。在我们的模型中，我们发现在某些情况下会形成类似泰坦的雾霾层，这与早期火星表面丰富的复杂非生物有机物质的瞬态沉积一致。我们还发现，这种 CH$_4$ 释放机制可以使早期火星变暖，但需要特殊条件才能释放出强变暖所需的最小量 10$^{17}$ kg 的 CH$_4$。具体而言，只有当最初被笼形物占据的水合物稳定区比例超过 10%，且火星第一次 prolonged 大气坍缩发生时大气压力 > 1 bar，才会发生强变暖。