当科学家收到第一张火星沟壑的图像时，他们感到震惊。更让他们震惊的是，那些沟壑似乎随着时间的推移而发生了变化。它们与地球上看到的沟壑有着惊人的相似之处，但地球上的所有沟壑都是由水径流形成的，而火星太冷，大气层太稀薄，表面不存在液态水。造成这些移动峡谷的原因不可能是水，那么又是什么？巴黎萨克雷大学天体物理研究所的 Apolline Leclef 及其同事发表的一篇新论文（可在 arXiv 上预印本）展示了二氧化碳霜如何可能变成液体。
为了验证这个想法，作者使用了火星环境中两个最古老的观测者的数据：火星快车和火星勘测轨道飞行器（MRO）。他们分析了 MRO 上的紧凑型火星侦察成像光谱仪 (CRISM) 和火星快车上的 OMEGA 光谱仪收集的数据，但重点关注了一个非常具体的位置。这个极地深坑系统被称为“西西菲卡维”，位于火星南极附近的极地冰盖附近。但从根本上说，虽然已知它本身就有活跃的沟壑，但它远远超出了火星上容易形成沟壑的温带纬度。
他的首要任务是彻底反驳峡谷是由水流驱动的理论。水本身在 1.5 um 处有一个非常特定的光谱吸收带。在春季冰融化期间，这条带完全消失，冬季覆盖地球表面的二氧化碳冰消失了。已经检测到了一些盐和粘土，它们通常需要水才能形成，但仅限于该地区的高原和火山口边缘，而不是靠近峡谷的地方。所以相当清澈的液态水并不是原因。
弗雷泽谈到了火星上液态水可能隐藏的地方。
这引起了研究人员对下一个可能的罪魁祸首的关注：间歇泉。在地球上，我们认为间歇泉是从地球表面深处喷发的热水射流。但在火星上，它们有不同的机制，称为基弗间歇泉机制。如上所述，火星的冬季部分被一层透明的干冰覆盖。在春季，阳光的增加开始使苍白冰盖底部的黑色土壤变暖，使下面的一些二氧化碳升华。最终，当压力达到足够的水平后，冰破裂，间歇泉向外喷出高速的二氧化碳气体间歇泉，并带来黑色的沙子和土壤羽状物。这导致火星快车和 MRO 相机从轨道上看到的“黑点”。
间歇泉无疑是形成峡谷的一种合理机制。然而，据该报称，时机已经不对。表明间歇泉活动的黑点出现在冬末，并在春分前后达到顶峰。然而，峡谷活动直到春季中后期才开始，此时间歇泉已基本进入休眠状态。所以看起来间歇泉也不是峡谷形成的答案。
由于这两种主要理论与数据不符，作者指出了第三种理论，我们将其称为空气曲棍球效应。如果您曾经打过空气曲棍球，您就会知道一块固体材料（例如冰原）基本上可以漂浮，因此在下方有气垫支撑时可以轻松移动。作者认为，火星上由升华驱动的过程（称为二氧化碳霜流化）在更大范围内对火星上的二氧化碳冰盖产生了同样的作用，这就是沟壑的原因。
弗雷泽谈到火星上缺乏液态水。
在这种情况下，气体本身并没有通过冰盖的小裂缝逸出，而是充当润滑剂，导致一堆固定的干冰和污垢从斜坡上滑下，成为快速流动，能够在火星景观中雕刻出冲积式的围裙和深沟。最终，最终的结果将与今天在红色星球上看到的峡谷一模一样。
如果属实，这将表明类地特征并不总是需要类地物理学。西西菲卡维上的动态侵蚀在没有一滴液态水的情况下发生，而是依赖于火星大气的冻融循环。虽然对于天体生物学家来说这不是好消息，但行星科学家和地质学家当然可以理解事实如何与本案中的证据相符，即使标题并不像“在火星上发现液态水！”那么神奇。
更多信息：
A. Leclef 等人 – Sisyphi Cavi 的季节性冰特性及其对当前火星沟壑修改的影响
UT – 火星过去的融水可能形成了火星沟壑
UT – 由气体形成的峡谷是火星上的常态吗？
UT – 火星上的沟壑不是由水形成的吗？