Martian north polar cap summer water cycle
火星科学中一个关键的悬而未决的问题是“极地冰盖的质量是增加还是减少，对过去、现在和未来的气候有什么影响？”“为了解决这个问题，我们使用了火星紧凑型侦察成像光谱仪（CRISM）在夏末对北极帽进行了多个火星年的观测，以监测夏季水循环，以便对夏末沉积和升华的水冰量进行定量限制。本文首次建立了北极冰冠夏季水冰吸收带的特征。我们发现，在北极帽内部的一个关键区域，吸收带深度增长，直到Ls=120，当他们开始收缩，直到他们被掩盖在夏末的北极罩。这种行为是转移到整个北极帽，在夏末地区的“翻转”从净升华到净冷凝模式。这种转变或“模式翻转”发生在更靠近极点的区域，而更晚发生在靠近帽边缘的区域。本文提供的观测和计算估计，在Ls=135-164期间，平均约70微米厚的水冰层沉积。这远远大于夏季南极的沉积结果，Brown等人（2014年）估计南极的平均沉积层为0.6-6微米深。
2016-05-11 astro-ph.EP
Obliquity dependence of the formation of the martian polar layered deposits
火星的极地层状沉积物（PLD）由不同的尘埃-水冰体积混合比（VMR）层组成，可能记录了火星最近轨道历史上天文学强迫的气候变化。通过量化极地物质沉积速率对天文强迫的敏感性来追溯这些层的形成，对于解释这一记录至关重要。使用火星全球气候模式（GCM），我们调查了每年的极地水冰和尘埃表面沉积的敏感性，以不同的温度和表面水冰分布在零偏心率，在最近的低偏心率时代的PLD的演变提供了一个合理的表征。对于15°-35 °的湿度，预测的水冰净年累积率范围为-1至14毫米/年，灰尘为+0.003至0.3毫米/年。GCM导出的速率摄入到一个集成模型，模拟极地积累的水冰和灰尘在5个连续的周期（~700 kyrs）在低偏心率的时代。一个子集的集成模拟预测相结合的积累水冰和灰尘在北部的时间平均速率是近0.5毫米/年的观测推断值。在一个沙尘循环中，形成了3种类型的沙尘层：高沙尘循环时形成厚约30 m的富尘层（约25%的沙尘VMR），低沙尘循环时形成厚约0.5 m的沙尘滞后层，沙尘循环时形成厚约10 m的贫尘层（约3%）。~30 m厚的富尘层让人想起从PLD北部可见光图像分析得出的~30 m特征，而~0.5 m厚的灰尘滞后比观察到的“薄层”小~2倍。总体而言，这项调查提供了进一步的证据表明，在PLD气候记录中的冰强迫，并证明了极地沉积过程中的冰尘成核的重要性。
2020-12-08 astro-ph.EP
Martian zeolites as a source of atmospheric methane
火星甲烷的起源仍然知之甚少。一个合理的解释是，甲烷可能是由玄武质地壳的热液蚀变或超镁铁岩的蛇纹石化产生的，产生氢并将地壳碳还原为甲烷。一旦形成，火星上的甲烷储存通常与隐藏的笼形水库的存在有关。在这里，我们认为属于沸石家族的菱沸石和斜发沸石可能在火星地下形成一个可信的甲烷储存库。由于存在许多火山地形，沸石预计将广泛分布在火星上，根据最乐观的估计，其全球等效层可能高达$\sim$ 1公里以上。如果菱沸石和斜发沸石中存在的火星甲烷直接来自地下的非生物来源，那么每年几毫米的局部层的不稳定可能足以解释目前的观测结果。从这些沸石中零星释放的甲烷要求它们在其演化过程中也保持与大气隔离。多年来的甲烷释放可能是由于几种机制，如影响，地震活动或侵蚀。如果火星上普遍存在从挖掘出的菱沸石和/或斜发沸石中释放出的甲烷，那么盖尔陨石坑周围这些沸石的存在可以解释火星科学实验室观察到的甲烷水平的变化。
2016-05-24 astro-ph.EP
Martian gullies: Produced by fluidization of dry material
火星上的沟壑是在1999年被发现的，从那时起，出现了几种假说试图解释这些沟壑的存在。主要的假设是那些建议，一些液体，水或二氧化碳，负责模拟冲沟和那些建议干流作为建模代理。本研究的目的是提出火星冲沟形成的另一种假设机制，我们的模型认为火星冲沟是由于撞击坑、高原和其他地貌结构的斜坡上沉积的物质的流化过程而形成的。这种流态化是由以雪的形式沉积的二氧化碳冰的升华引起的，这是由于每日和季节性的温度变化。我们还提出了一个实验模拟的结果。结构类似于火星冲沟再现使用空气喷射机制，作为气体CO2的替代品，在沙质斜坡。计算了实验流和火星冲沟流的雷诺数，发现它们是同一量级的，而水流的雷诺数要高得多，考虑到火星目前的环境条件，从我们的结果可以看出，这种机制是可能的模拟剂火星冲沟。所提出的模型的两个最重要的特点是：a）它提供了一个简单的解释，如何经常性的流化事件发生在同一个地方，一个必要的复发形成的沟壑，提供了一个充电机制的系统后，每一个流化事件，和b）它认为形成的沟壑可能，即使在角度小于休止角。模型的这些特点解决了现有理论中存在的这两个问题。
2010-06-29 astro-ph.EP
Stratigraphic and Isotopic Evolution of the Martian Polar Caps from Paleo-Climate Models
火星北极层状沉积物（NPLD）中暴露的悬崖图像和冰穿透雷达测量显示交替的层，提供了过去气候振荡的档案，这些振荡被认为与轨道变化有关，类似于地球上的米兰科维奇循环。我们使用气象动力学（LMD）火星全球气候模型（GCM）研究古气候状态，使NPLD物理和化学地层学的更好的解释。当热带冰库存在时，低湿度下从热带到两极的水蒸气输送受到夏季强度的调制。在低的和相对恒定的轨道密度时，由于其他轨道要素，通量仍然变化，促进极层的形成。冰从热带向两极的迁移分两个阶段。第一，当热带地区存在表面冰时，第二，当赤道沉积物耗尽时，以前沉积在中高纬度的冰。当有热带冰时，极地积累率明显较高，每个轨道周期形成较厚的冰层。然而，大部分的NPLD来源于冰，暂时居住在中高纬和层变薄，源位置向极移动。不同的迁移阶段会在PLD的不同部分留下不同的D/H比。在所有模拟中，与SPLD相比，NPLD是同位素耗尽的。因此，我们预测与NPLD上层接触的大气的D/H比相对于全球平均冰库是有偏差的。
2022-03-20 astro-ph.EP
Assessment of the probability of microbial contamination for sample return from Martian moons II: The fate of microbes on Martian moons
本文介绍了一个火星-卫星系统中微生物运输的案例研究。我们通过一项同伴研究（Fujita等人），使用撞击物理学研究了火星卫星上潜在撞击运输微生物的空间分布。我们使用了之前研究的灭菌数据。我们认为微生物主要来自火星上的祖尼尔陨石坑。我们发现，70-80%的微生物很可能分散在月球表面，除了流星体产生的厚厚的喷出物沉积物中的微生物外，由于辐射而迅速灭菌。另外20-30%可能被火星岩石撞击产生的陨石坑中坍塌层形成的厚风化层屏蔽了辐射。在厚厚的喷出物沉积物中可能存活的微生物总数估计比火星陨石坑低3-4个数量级。由于辐射灭菌，微生物浓度在水平方向上是不规则的，并且在很大程度上依赖于深度。在火卫一和火卫二上，被运输的微生物的存活率分别只有1 ppm和100 ppm，这表明运输过程和辐射严重影响了微生物的存活。对火星卫星微生物采样概率进行了研究。我们建议，从火星卫星的样品返回任务被归类为30 g样品和10 cm深度采样的无限制地球返回任务，即使在我们保守的情况下。我们还进行了全面的统计分析，包括采样概率的输入参数的不确定性的影响，采样的火卫一的风化层。返回样品最有可能受到微生物污染的概率估计比空间研究委员会（空间研委会）行星保护政策所确定的标准低两个数量级。
2019-07-17 astro-ph.EP
Ammonia or methanol would enable subsurface liquid water in the Martian South Pole
本文提出火星南极层状沉积物底部的氨或甲醇可在与岩石圈强度相容的较低温度下维持液态水，从而调和雷达探测到的地下液态水与热流估算之间的矛盾。
2024-01-18 astro-ph.EP
Evaluation and Modeling of Pneumatic Percussive Drill for Martian Subsurface Access
NASA Jet Propulsion Laboratory, California Institute of Technology（美国国家航空航天局喷气推进实验室，加州理工学院）
本研究评估了一种利用压缩火星大气CO2驱动的缆式气动旋转冲击钻概念，通过建立锤击与腔室动力学降阶模型并与实验对比，验证了其在低功率下钻探火星岩石模拟物的有效性。
2026-05-16 astro-ph.EP astro-ph.IM physics.flu-dyn
MAIC-2, a latitudinal model for the Martian surface temperature, atmospheric water transport and surface glaciation
火星大气-冰耦合器MAIC-2是一个简单的纬向模型，它包括一套地面温度、大气水输送和水冰表面质量平衡（凝结减去蒸发）的参数化。它直接由近日点的轨道参数椭圆度、偏心率和太阳经度（Ls）驱动。地面温度由当地日照温度方案描述，该方案使用每日和纬度相关的辐射平衡。水的蒸发速率由自由对流的表达式计算，由水蒸气和环境空气之间的密度差驱动，冷凝速率由任何超过局部饱和压力的水蒸气立即冷凝的假设得出，并且水蒸气的大气传输近似于瞬时混合。忽略了冰沉积物的冰川流动。采用恒定轨道参数进行的模拟表明，低纬度有利于高纬度地区的冰沉积，反之亦然。在过去1000万年的轨道参数的计算历史驱动的一个瞬态的情况下，在最近的400万年产生基本上单调增长的极地冰存款，和一个非常好的协议与观察到的当今极地分层存款。厚厚的极地沉积物有时会继续形成延伸到中纬度的薄冰沉积物，这证实了高纬度地区“冰河时代”的想法。
2010-04-23 astro-ph.EP physics.ao-ph physics.geo-ph
Geologic context of the bright MARSIS reflectors in Ultimi Scopuli, South Polar Layered Deposits, Mars
使用先进的地下和电离层探测雷达（MARSIS）数据，在火星南极层状沉积物（SPLD）下面探测到了雷达明亮的基底反射体，并有一个令人兴奋但有争议的解释：来自冰下湖泊的液态水。我们绘制了表面的SPLD立即以上和周围的推定湖泊（1：2米地图比例尺），以提供地质背景的解释明亮的基底反射。我们使用THEMIS日间IR（100米/像素），CTX（6米/像素），和HiRISE（25厘米/像素）数据来表征地质单位和典型的表面粗糙度。我们发现了多个地质单元的证据，这些地质单元具有由于CO2和与风成作用相关的过程而形成的特征。我们没有发现与假定的湖泊位置有关的表面改性的证据。这与将MARSIS基底雷达反射体解释为冰下湖泊的解释不一致。
2022-04-29 astro-ph.EP physics.geo-ph
Detection of spark discharges in an agitated Mars dust simulant isolated from foreign surfaces
从海盗号登陆器时代开始的许多实验室实验都报告说，火星模拟尘埃颗粒之间的摩擦相互作用可以催化静电过程（即摩擦起电）。这些发现被引用来表明火星尘卷风和尘暴可能会维持闪电风暴、辉光放电和其他复杂的静电现象。然而，在许多情况下（如果不是大多数情况下），这些实验允许火星尘埃模拟颗粒接触外来表面（例如，环境室的墙壁或其他化学性质不同的颗粒）。一些作者指出，这种相互作用可能会产生充电，这并不代表火星表面附近发生的过程。在这项工作中，我们的实验特性的摩擦带电的火星尘埃模拟产生的孤立粒子粒子碰撞和粒子壁碰撞下模拟火星环境。首次，我们报告的直接检测火花放电在火星表面条件下的流动组成的天然玄武岩和人造表面隔离。流化颗粒获得的电荷密度约为10^-6 Cm^-2（超过了火星近地表环境的理论最大电荷密度）。此外，我们证明了模拟粒子与实验壁的相互作用可以调制火花放电的极性。我们的工作支持的想法，小规模的火花放电可能确实存在于火星颗粒流，并可能在定性上类似于陆地火山喷口的小规模放电。
2020-11-21 astro-ph.EP astro-ph.IM physics.geo-ph
Mars 2020 Perseverance rover studies of the Martian atmosphere over Jezero from pressure measurements
本研究利用火星毅力号火星车的压力传感器数据，分析了耶泽罗撞击坑上空火星大气的压力变化、潮汐、波动及沙尘暴影响等多尺度特征。
2024-01-23 astro-ph.EP
Constraints on the Size and Composition of the Ancient Martian Atmosphere from Coupled CO2-N2-Ar Isotopic Evolution Models
今天的火星寒冷干燥，但矿物学和形态学证据表明，古代火星表面存在液态水。为了解释这一证据并评估古代火星的可居住性，人们必须了解古代大气的大小和组成。在这里，我们将约束古代火星大气的耦合，自洽的演变大气中的CO2，N2和Ar在火星上从38亿年前（Ga）到现在的建模。我们的模型追溯了这些物种的丰度和同位素组成的演变所造成的大气逃逸，火山出气，地壳相互作用。使用马尔可夫链蒙特卡罗方法来探索一个合理的参数范围，我们找到了数十万个模型解决方案，重现了现代火星大气。这些解表明，火星大气在3.8 Ga时含有0.3-1.5 bar的CO2和0.1-0.5 bar的N2。全球碳酸盐沉积量决定了古代大气成分。例如，一个约1 bar的CO2古大气与0.2-0.4 bar的N2需要约0.9 bar的CO2沉积在碳酸盐中，主要是在开放的水系统。与联合分析的C，N，Ar同位素，我们细化的相对强度的放气和溅射的约束，导致减少早期地幔的放气来源的指示。我们的研究结果表明，CO2-N2的大气与潜在的H2成分在古代火星是一致的火星的地球化学演化，并可能解释其过去温暖和潮湿的气候的证据。
2023-02-08 astro-ph.EP physics.ao-ph physics.geo-ph
Testing the Early Mars H2-CO2 Greenhouse Hypothesis with a 1-D Photochemical Model
Ramirez等人（2014年）最近的一项研究表明，大气中含有1.3-4 bar的CO2和H2O，以及5-20%的H2，可以将早期火星的平均年和全球地面温度提高到水的冰点以上。如此温暖的温度似乎是产生降雨（或降雪）量所必需的，这些降雨（或降雪）量是雕刻古代火星山谷所必需的。在这里，我们使用我们最好的估计早期火星放气率，随着1-D光化学模型，以评估CO，CH 4和H2S的转换效率，CO2，SO2和H2。我们的释气估计假设火星在其地壳和内部之间积极地回收挥发物，就像今天的地球一样。还考虑了蛇纹石化和带状铁形成物沉积产生的H2。在这些假设下，维持约1-2%体积的H2浓度是可实现的，但达到5% H2需要额外的H2源或将氢逃逸速率减慢到低于扩散极限。如果火星早期的大气确实富含氢气，我们也许可以在岩石记录中找到证据。这里提出的假设与Curriculum Rover的新数据一致，这些数据显示了在Mt附近的Gale Crater中存在长寿湖泊的证据。点整打这也与测量的火星陨石的氧逸度相一致，这表明随着时间的推移，地幔氧化的证据。
2015-07-09 astro-ph.EP
A Lower Limit of Atmospheric Pressure on Early Mars Inferred from Nitrogen and Argon Isotopic Compositions
我们使用氮和稀有气体的元素和同位素组成来研究火星大气的损失和补充的历史。计算大气层的演变时考虑到各种过程：小行星和彗星的撞击侵蚀和补充、太阳辐射和风引起的大气逃逸、火山脱气和行星际尘埃颗粒的气体沉积。我们的模型再现了火星大气中N和稀有气体（除N2）的元素和同位素组成，从探测任务和火星陨石分析中推断。其他过程，如电离诱导的分馏，这是不包括在我们的模型中，可能会作出很大的贡献，在生产目前的同位素组成。由于猛烈轰击期间的强烈撞击极大地影响了大气质量，大气压力随机演变。虽然稠密的大气层保留了原始的同位素组成，但早期火星上稀薄的大气层受到随机撞击事件和逃逸引发的分馏的严重影响。在大气压力降低后分馏的开始被解释为在较低的大气压力下同位素分馏的时间尺度较短。我们的数值计算结果与火星陨石Allan Hills 84001中记录的古代大气中分馏较少的N（$^15$ N/ $^14$ N）和Ar（$^38$ Ar/ $^36$ Ar）同位素组成的比较，提供了4 Ga的大气压力下限，以保存原始同位素组成。我们得出结论，在4 Ga时，大气压力高于约0.5 bar。
2017-08-13 astro-ph.EP
Investigating the biological potential of galactic cosmic ray-induced radiation-driven chemical disequilibrium in the Martian subsurface environment
越来越多的证据表明古代火星上存在水环境，这引发了在这样的环境中存在生命的可能性的问题。随后，随着火星大气层的侵蚀导致气候急剧变化，地表水消失，地球上的可居住空间缩小，只有少量的水以盐水和水冰沉积物的形式留在地表附近。生命，如果曾经存在过，将不得不适应严酷的现代条件，包括低温和表面压力，以及高辐射剂量。目前，没有证据表明地球表面有任何生物活动，然而，尚未被探索的地下环境不那么严酷，有水冰和盐水形式的水的痕迹，并经历辐射驱动的氧化还原化学。我假设，银河宇宙射线（GCR）-感应辐射-驱动的化学不平衡可以用于代谢能量的现存的生命，和宿主生物体使用类似的化学和辐射环境中看到的机制在地球上。我提出了一个GCR引起的辐解区，并讨论了罗莎琳德富兰克林探测器的ExoMars任务找到这样的生命的前景。
2020-06-15 astro-ph.EP astro-ph.HE physics.space-ph
3-D Global modelling of the early martian climate under a dense CO2+H2 atmosphere and for a wide range of surface water inventories
CO2+H2温室效应最近被认为是一个有希望的情景，足以使早期火星表面变暖，从而形成山谷网络和湖泊。在这里，我们提出了数值的3-D全球气候模拟的早期火星气候，我们已经进行了假设稠密的CO2+H2大气。我们的气候模型来自Forget et al.（2013）和Wordsworth et al.（2013）的早期工作，与火星冰川和湖泊长期演化的异步模型相结合。模拟在40°赤道进行，以研究（i）水含量和（ii）H2含量（添加到1或2巴的CO2中）如何塑造早期火星的气候和水文循环。我们表明，绝热冷却机制（华兹华斯等。2013），导致冰沉积物在寒冷的气候（所谓的“冰高地”）南部高地的积累也适用于温暖的气候，与撞击坑湖作为主要的水库。这产生的降雨主要集中在火星南部高地。如果调整（i）CO2和H2的量，（ii）水库的大小和位置，以及（iii）古老的地形（即通过删除Tharsis），模拟中的地表径流（来自降雨或融雪）的空间模式可以匹配-除了少数例外-观察到的山谷网络和撞击坑湖泊的分布。虽然我们的研究结果是在富含H2的CO2为主的大气中获得的，但它们也应该适用于评估早期火星上强大的长寿命温室气体的任何组合的影响。
2021-03-18 astro-ph.EP physics.ao-ph physics.geo-ph
Planet Four: A Neural Network's Search For Polar Spring-time Fans On Mars
从轨道上可以看到的黑色沉积物在春季出现在火星南极地区。这些被认为是由爆炸性的二氧化碳气体射流冲破融化的季节性冰盖形成的，携带着灰尘和污垢，然后沉积在冰上成为黑色的“斑点”，或者被表面风吹成条纹或“风扇”。我们研究了机器学习（ML）方法，用于自动识别高分辨率成像科学实验（HiRISE）卫星图像中的这些季节特征。我们设计了深度卷积神经网络（CNN），使用Planet Four生成的目录进行训练和测试，Planet Four是一个在线公民科学项目，绘制了南极季节性沉积物。我们通过将CNN的结果与ISODATA（迭代自组织数据分析技术）聚类的结果进行比较来验证CNN，正如预期的那样，CNN在预测季节性沉积物的区域和划定其边界方面都明显优于Planet Four发现的结果。我们发现CNN和ISODATA都不适合预测季节性风扇的来源点和方向，这是公民科学方法的优势。CNN在交叉验证指标中与行星四表现出良好的一致性，并在HiRISE图像中检测到一些在行星四目录中遗漏的季节性沉积物; CNN预测的季节性沉积物的总面积比行星四目录大27%，但这方面在每个图像的基础上变化很大。
2022-10-17 astro-ph.EP
Olivine-Carbonate Mineralogy of Jezero Crater
一个保存完好的古老三角洲沉积物，加上大量暴露的富含碳酸镁的物质，使尼利福萨的杰泽罗陨石坑成为一个引人注目的天体生物学遗址，也是未来登陆火星任务的首选。我们使用CRISM观测来表征陨石坑和周围流域的表面矿物学。我们已经确定了一个三端元序列的橄榄石轴承岩性，我们假设是区分其镁含量。我们发现，镁碳酸盐是一致确定与橄榄石的岩性之一，虽然岩性不完全碳酸化。令人惊讶的是，这种岩性含有相对丰富的铁橄榄石。我们解决了一系列的形成方案，包括这些橄榄石和碳酸盐协会的可能性是早期火星上的蛇纹石化的指标。这些沉积物提供了一个机会，通过揭示火星内部的热历史和其构造机制随时间的潜在变化，加深我们对早期火星的了解。
2018-01-30 astro-ph.EP
Radar sounding of Lucus Planum, Mars, by MARSIS
Lucus Planum在181° E，5° S附近延伸约500公里的半径，是Medusae Fossae Formation（MFF）的一部分，MFF是一组横跨火星高地-低地边界的细粒易碎物质的不连续沉积物。MFF已经被各种各样的假设，包括火山碎屑流，火山碎屑气降，古极地存款，或大气沉积的冰尘驱动的气候循环。MARSIS是欧空局的火星快车携带的一个低频地下探测雷达，它在Lucus Planum上获得了238个雷达条带，为研究其内部结构和介电特性提供了足够的覆盖范围。只有在三个区域发现了次表面反射，其特征是独特的表面形态，而Lucus Planum的中心部分似乎是由雷达衰减材料制成的，从而防止了基底回波的检测。这些地区的体积介电性能进行了估计，并与火山岩和冰尘混合物。以前的解释，东Lucus Planum和Apollinaris火山口的西北侧的存款组成的高孔隙度火山碎屑物质的新结果得到了有力的支持。Lucus Planum的西北部可能孔隙较少，尽管对地下物质性质的解释并不确定。矿床的确切起源不能仅受雷达数据的限制，但我们对东卢库斯平原的研究结果与整体火山碎屑起源一致，可能与塔尔西斯和亚马逊活动有关。
2017-05-25 astro-ph.EP
Yearly and seasonal variations of low albedo surfaces on Mars in the OMEGA/MEx dataset: Constraints on aerosols properties and dust deposits
使用OMEGA近红外数据集研究了暗火星表面特征光谱特性的时间变化。分析期间涵盖两个火星年，从2004年初到2008年初（包括2007年的全球尘埃事件）。辐射转移模型表明，低到中纬度黑暗地区的明显的辐射变化与火星探测漫游者从地面同时测量的大气尘埃的光学深度变化所产生的变化是一致的。我们只观察到一些可归因于表面现象的显著的微扰变化。它们是小规模的，位于明亮和黑暗区域之间的边界。然后，我们研究了气溶胶的平均粒径的变化，利用观测到的暗区光谱的演变之间的1和2.5 μm。总的来说，我们发现，所观察到的光谱斜率的变化与气溶胶的平均粒径随时间变化在1和2 μm之间是一致的。利用不同太阳天顶角的观测，可以确定不同高度的气溶胶层的特征，揭示气溶胶的颗粒大小随着高度的增加而减小。
2011-03-17 astro-ph.EP
SHARAD Illuminates Deeper Martian Subsurface Structures with a Boost from Very Large Rolls of the MRO Spacecraft
为改善SHARAD雷达信号噪声比，MRO测试了120°超大滚转机动，显著提升了火星地下探测的穿透深度与信号清晰度，成功实现多处低介电地形中创纪录的深层基底探测。
2025-05-29 astro-ph.EP astro-ph.IM physics.geo-ph
Low paleopressure of the Martian atmosphere estimated from the size distribution of ancient craters
火星大气层的衰减-主要是二氧化碳-是火星长期环境变化的一个组成部分，从曾经允许河流流动到今天的寒冷和干燥条件。陨石坑的最小尺寸可以作为行星大气古压力的代表，因为较薄的大气允许较小的物体以高速到达表面并形成陨石坑。火星上盖尔陨石坑附近的Aeolis Dorsa地区含有高密度的保存完好的古老陨石坑，这些陨石坑与河流沉积物互层，因此可以在河流活动期间限制大气密度。在这里，我们使用高分辨率的正射影像和数字地形模型从火星勘测轨道飞行器，以确定古老的陨石坑在Aeolis Dorsa的日期约3.6 Gyr前，并比较其大小分布与大气过滤模型的冲击。我们得到的上限为0.9 $\pm$ 0.1巴，上升到1.9 $\pm$ 0.2巴，如果边缘圆形台面-被解释为抗侵蚀的冲击坑的地板填充-被排除在外。我们假设目标属性适合沙漠冲积层：如果沉积物岩石样岩体强度类似于基岩的影响时，上限增加了一个因素，高达两个。如果火星在河流流动的时候没有稳定的多元大气层-正如我们的结果所表明的那样-那么温暖潮湿的CO2/H2O温室就被排除了，长期平均温度很可能低于冰点。
2017-12-10 astro-ph.EP physics.ao-ph physics.geo-ph
The Martian mid-latitude subsurface ice is the remnant of a past ice sheet
Institut Pierre Simon Laplace Université Paris 6, France（皮埃尔西蒙拉普拉斯研究所，巴黎第六大学）
研究通过气候模型揭示火星中纬度地下冰是过去高倾角时冰盖残余，表明其年龄小于400万年。
2026-02-21 astro-ph.EP physics.geo-ph
The Climate of Early Mars
早期火星气候的性质是行星科学中尚未回答的主要问题之一。关键的挑战依然存在，但新一波的轨道和现场观测以及气候建模的改进在过去十年中取得了重大进展。现在，多条地质证据表明，在3-4 Ga的诺亚纪晚期和西方纪早期，地表存在周期性温暖。火星在最初的10亿年里接收到的太阳辐射量很低，二氧化碳等温室气体的效率也很低，这意味着火星早期的稳定气候可能是寒冷的。一个更稠密的二氧化碳大气层会导致表面的绝热冷却，从而使水冰迁移到更高海拔的赤道和南部地区。短暂的变暖造成冰雪融化，水文循环暂时活跃，导致河谷网络和其他河流地貌受到侵蚀。变暖机制的确切细节尚不清楚，但影响，火山活动和轨道强迫都可能发挥了重要作用。火星大部分古老地形缺乏冰川作用的证据，这表明诺亚纪晚期的地表水不足以维持北部的海洋。虽然火星表面主要是不适合居住的，但早期的火星可能为微生物生命的发展提供了重要的机会。
2016-06-09 astro-ph.EP
Multiple subglacial water bodies below the south pole of Mars unveiled by new MARSIS data
火星高级次表层和电离层探测雷达在Ultimi Scopuli南极层状沉积物底部探测到液态水，重新激发了关于液态水在当今火星条件下的起源和稳定性的辩论。为了确定该地区冰下水的范围，我们获得了新的数据，扩大了雷达对研究区域的覆盖范围。在这里，我们提出并讨论了一种新的方法分析的完整的MARSIS数据集，通常适用于陆地极地冰盖的信号处理程序的基础上获得的结果。我们的研究结果加强了在Ultimi Scopuli检测到液态水体的声明，并表明附近存在其他潮湿区域。我们认为这些水是高盐度的高氯酸盐盐水，已知形成于火星极地地区，并被认为在低于共晶温度的地质尺度上存活了很长一段时间。
2020-10-02 astro-ph.EP physics.geo-ph
Testing a new model of local wind erosion and dust deposition on field campaign data in Morocco. Adaptation of the model for Mars
全球和中尺度模型代表火星上的背景（缓慢变化）风，但短时间尺度风的变化没有明确表示。该模型可用于更准确地模拟火星上的风摩擦、风摩擦阈值、水平风沙通量和垂直风沙通量。本文在Zender \cite{Zender}模型的基础上，提出了一种基于\cite{Zender}模型的数据挖掘模型。它包括不同的阈值风摩擦估计方法，并考虑了大气电场对沙尘上升过程的影响。在2013-2014年摩洛哥实地活动中获得的数据上对地球参数化模型进行了测试（Esposito等人，）\cite{Esposito}，\cite{Esposito2}。利用野外实测的风速、风向、气温、气压、空气的湿度、太阳辐射和地表粗糙度等输入，模拟了风摩擦、风摩擦阈值、水平风沙通量和垂直沙尘通量。同样的输入应该由火星上的DREAM设备测量（除了表面粗糙度长度，可以根据Hebrard \cite{Hebrard}的方法估计火星）。模拟值与实验值吻合较好。该模型适用于火星条件，并应用于海盗号着陆器的数据。针对火星参数化的局部风蚀和灰尘沉积模型可以用于1）分析局部着陆器/漫游器数据，2）用于MGCM（火星全球环流模型）的局部参数/输入（如阈值风摩擦速度、沙和灰尘通量）的来源。
2020-07-21 astro-ph.EP physics.ao-ph
Widespread Excess Ice in Arcadia Planitia, Mars
火星地下水冰的分布是过去气候的关键制约因素，而埋藏冰的体积浓度（孔隙填充与过量）提供了有关导致其沉积过程的信息。我们调查阿卡迪亚平原的地下通过测量简单的撞击坑的阶地的深度和绘制一个广泛的地下反射雷达探测数据。假设造成阶地的材料强度对比与引起雷达反射的介电界面相同，我们可以结合这些数据来估计上覆材料的介电常数。我们将这些结果与三组分介电混合模型进行比较，以约束组合物。我们的研究结果表明，存在一个广泛分布的、厚度达10米的、体积约为10^4立方千米的过量水冰层。这些冰的积累和长期保存对目前的火星气候模型来说是一个挑战。
2015-09-10 astro-ph.EP
Radar evidence of subglacial liquid water on Mars
火星极冠底部存在液态水一直被怀疑，但没有被观察到。我们使用火星快车航天器上的一种低频雷达--火星高级地下和电离层探测雷达--对南极洲地区进行了调查。2012年5月至2015年12月期间收集的雷达剖面图包含了南极层状沉积物冰层下存在液态水的证据。异常明亮的地下反射被发现在一个定义明确的，20公里宽的区域内，中心位于193°E，81°S，周围是反射率低得多的区域。对雷达信号的定量分析表明，这种明亮的特征具有>15的高介电常数，与含水材料相匹配。我们将这一特征解释为火星上存在稳定的液态水。
2020-04-09 astro-ph.EP
Mars' Young Sedimentary Rocks: Early thinning, late persistence, diachronous boundaries, and a regional dichotomy
基于新数据首次对火星沉积岩古环境物理性质进行全球分析，发现3.5 Ga后岩层厚度在约1000 km尺度上的连贯变化与火山和气候假说不符，证实了火星全球沉积岩记录的穿时转变，并揭示了此前未量化的年轻沉积岩区域二分性。
2025-03-02 astro-ph.EP
Planet Four: Terrains - Discovery of Araneiforms Outside of the South Polar Layered Deposits
我们提出了一个系统的地图的季节性雕刻地形的火星南极地区的行星四：地形（P4 T）在线公民科学项目的结果。P4 T招募公众成员在公开发布的火星勘测轨道器CTX图像中视觉识别特征。特别是，P4 T志愿者被要求识别：1）蜘蛛形（包括具有中央坑和辐射通道的特征，称为“蜘蛛”）; 2）侵蚀凹陷，槽，台地，山脊和南极残留帽（SPRC）的准圆形坑，我们统称为“瑞士奶酪地形”，以及3）陨石坑。在这项工作中，我们提出了我们的高置信度的经典蜘蛛araneiforms和瑞士奶酪地形识别的分布。我们发现在我们的高置信度蜘蛛样本中没有位置也有信心的瑞士奶酪地形识别。此前有报道称蜘蛛仅限于南极层状沉积物（SPLD）。我们的工作提供了第一个识别蜘蛛的位置以外的SPLD，证实了高分辨率HiRISE成像。我们发现araneiforms的亚马逊河和西方极地单位和早期诺亚高地单位，与75%的araneiforms的位置，在我们的高置信度样本居住在SPLD。以我们目前的覆盖范围，我们无法确认这些是否是火星南极地区唯一有利于蜘蛛形生物形成的地质单位。我们的研究结果是一致的，目前的CO2射流形成的情况下，利用季节性CO2冰盖下的表面的弱点，雕刻araneiform渠道在许多季节的风化层的过程。这些新的区域作为额外的探针的条件下，在CO2射流过程中的通道创建。（节录）
2017-08-25 astro-ph.EP astro-ph.IM
UV production of methane from surface and sedimenting IDPs on Mars in light of REMS data and with insights for TGO
本文改进了模型预测的甲烷生产的紫外线照射行星际尘埃颗粒（IDP），现在火星科学实验室（MSL）火星车上的火星车环境监测站（REMS）仪器已经取得了第一次测量的紫外线环境在火星表面上，在盖尔陨石坑。一旦这些测量包括在一个紫外辐射转移模型，我们发现，模拟的紫外线溶胶集成能量在整个地球上平均低于35%的测量前估计，考虑到所有纬度和季节。这种减少反过来又减少了预计从个别积累的IDPs产生的甲烷，延长了它们的寿命，增加了必须积累的有机物的表面浓度，以释放足够的甲烷来平衡有机化合物对火星的积累。合理积累的内流离失所者的排放量可能高达约7.9 × 10 ^-4 ppbv sol^-1。地表沉积的有机碳越丰富，释放的甲烷浓度可能不超过3.9 ppbv sol^-1。对大气沉降过程中IDP产生的甲烷的研究表明，流星流中不超过0.32%的有机碳可能沉积在大气中。因此，这种过程既不能解释甲烷中观察到的峰值，也不能解释MSL观察到的低平衡值。相反，如果每年有< 80吨有机碳存活到地表，甲烷的大气寿命< 110年或UV-CH 4过程的效率<7%，则可以解释这种差异。假设减少碳输入循环在火星系统从这些过程中，土壤中的有机碳浓度和大气测量的甲烷观测MSL是一致的UV-CH 4过程。这种对国内流离失所者甲烷生产的改进及其地理和垂直影响。<abstract continues in paper>.
2017-10-03 astro-ph.EP
