1966年，兩位加州理工學院的科學家對由水手四號(噴氣推進實驗室建造和發射的美國航空航天局飛行太空船之一)第一個顯示的火星稀薄的二氧化碳大氣的內涵進行了深思。他們的理論是，有這樣的大氣的火星，可能有一個長期穩定的二氧化碳冰的極地沉積，繼而，將控制全球大氣壓力。

加州理工學院的一項新研究表明，物理學家羅伯特·萊頓和行星科學家布魯斯·穆雷提出的理論可能是正確的。

火星大氣由超過百分之九十五的二氧化碳組成，它的表面壓力僅有地球的百分之零點六。一個萊頓和默裡的理論預言-受火星上氣候變化的巨大影響，在火星環繞太陽軌道環行期間，它在軸線晃動，它的大氣壓力會價值波動，使它的極點暴露在更多或者更少的Sunny下。在極點上Sunny直射致使二氧化碳冰的昇華(一種物質從固態變成氣態的直接變化）。

萊頓和默裡曾預測，當火星暴露在移動的太Sunny時，它的表面壓力會從現今火星大氣的四分之一搖晃成經過數萬年迴圈的今天的四分之二。現在，加州理工學院為美國宇航局管理的JPL的彼得·布勒（博士）的一種新模式，以及加州理工學院、JPL和科羅拉多大學的同事，為支援這一點提供了關鍵證據。這個模型在自然天文學雜誌裡發表的一篇文章被描述。一個團隊探索了火星南極神祕特徵的存在：一個巨大的乾冰和冰水沉積物存在與交替地層中，像蛋糕層一樣，可以延申到地下一千米，頂部還有一層二氧化碳冰薄霜。這個層餅沉積包含著和現在的整個火星大氣一樣多的二氧化碳。

理論上來說，這種分層是不可能出現的。因為水凍成的冰（簡稱水冰，下同）比干冰更具有熱穩定性，顏色也更深。而且科學家們一直認為，如果將乾冰埋在水冰下面，它會很快變得不穩定。然而，巴勒和他的同事們建造的新模型卻表明，在以下三個因素的共同作用下，這種分層沉積是可以逐漸形成的：第一，行星旋轉過程中發生傾度（或斜度）的改變。第二，乾冰和水冰反射Sunny的方式不同。第三，乾冰昇華時引起氣壓增高。

巴勒說：“其實通常來說，當你在執行一個模型的時候，你並不希望它的結果和你觀察到的真實情況非常接近。但是（在我們的模型中），由模型所決定的分層的厚度，與軌道衛星雷達測量的實際結果很好的吻合在了一起。”

關於分層沉積物是怎樣形成的，研究人員這樣推測：在過去的51萬年中，隨著火星圍繞它的自轉軸發生擺動，其南極受到Sunny照射的數量並不相同。當兩極接收到的Sunny更少時，就使乾冰得以形成，反之，當兩極處於更多Sunny照射中，就會引起乾冰昇華。在乾冰形成時，有少量的水冰也會被和它裹在一起。當乾冰昇華，比它更為穩定的水冰就會被留下，固結成層。

但是水層並不能完全封住沉積物，相反，二氧化碳的昇華使得火星大氣壓增大，包含二氧化碳冰層的沉積層在演化中與大氣相平衡。當Sunny強度再次減弱，新的二氧化碳冰層在水冰層上面形成，迴圈往復層層堆積。

通常二氧化碳冰昇華條件會迅速減弱，一些來不及昇華的二氧化碳冰在水冰層中留存下來，形成一層二氧化碳冰一層水冰的夾層狀態。火星上最深處，同時也是最古老的二氧化碳冰形成於51萬年前，這段時期是極地光照極大值時期，所有的二氧化碳呈氣態處於大氣中，隨後光照減弱形成最初的二氧化碳冰層。

“對火星大氣壓力波動歷史的確定是理解火星氣候演變的基礎，包括液態水的穩定性、火星地表宜居性。”研究員布勒（Buhler）說。這是布勒在加州理工學院論文課題研究的一部分，目前他作為美國宇航局噴氣推進實驗室(JPL)的博士後研究員繼續這項研究。

布勒的合作者有，安迪·英格索爾（Andy Ingersoll）和貝薩尼·埃爾曼（Bethany Ehlmann），二人都是加州理工學院（Caltech）行星科學專業的教授，布勒的導師；JPL的西爾文·皮奎克斯（Sylvain Piqueux）；科羅拉多大學（University of Colorado）的保羅·海恩（Paul Hayne）。

相關知識

火星是離太陽第四遠的行星，也是太陽系中僅次於水星的第二小的行星。在英語中，火星是羅馬戰神的名字，通常被稱為“紅色行星”。後者指的是火星表面普遍存在的氧化鐵的影響使火星呈現出一種紅色的外觀，在肉眼可見的天體中獨具一格。火星是一顆大氣稀薄的類地行星，其表面特徵讓人聯想起月球上的撞擊坑，以及地球上的山谷、沙漠和極地冰蓋。

參考資料

1.Wikipedia百科全書

2.天文學名詞

3.