火星對於科學家來說仍然是一個謎，因為火星不像地球，我們無法親自踏在那片土地上感受它的脈動，只能依賴探測器和火星車來研究火星的寸土。

在地球上，研究冰芯樣本是科學家用來重建我們過去氣候變化歷史的眾多方法之一。火星的北極冰帽也是如此，它是由無數年積累下來的冰凍水層組成的。而對這些岩層的研究可以讓科學家更好地瞭解火星氣候如何隨時間變化的關鍵。

正如前面所述，這對於科學家來說仍然是一個挑戰，因為目前我們能夠研究火星極地冰帽的唯一方法是從火星軌道上。不過近日，來自加州大學博爾德分校的一組研究人員能夠利用搭載在火星勘測軌道飛行器(MRO)上的高解析度成像科學實驗(HiRISE)獲得的資料來繪製北極冰蓋在過去幾百萬年裡的演變過程。

不過在進行這項研究之前，科學家必須要確定火星北極殘留帽(NPRC)的當前狀態，這對了解北極層狀沉積物(NPLD)至關重要。利用HiRISE儀器收集的高解析度影象，科學家檢查了NPRC的粗略特徵——包括大小和形狀各異的波紋和脊線。

然後，他們根據NPRC與太陽輻射的相互作用，以及其生長和損失的速度如何受到大氣水蒸氣量的影響，模擬了NPRC隨時間的生長和衰退。他們發現，除了導致冰原上粗糙地形(波紋和脊)的形成外，暴露在太陽輻射下也會導致冰層不均勻昇華。

基本上，火星的軸向傾斜導致它經歷了與地球類似的季節變化，也會導致這些特徵的一面(面向太陽的一面)昇華，而另一面則不會。這就會凸顯這些特徵，導致山脊和山谷更加明顯，並且它們隨著時間的推移而變得更加明顯。

總的來說，研究員採用的模型確定MRO觀測到的大致特徵直徑為10米，深度為1米。此外，他們的結果表明，隨著特徵的老化，每個波紋之間的空間波長增加從10到50米。正如他們在研究中所述:“我們的研究結果表明，冰帽表面的丘和窪地的大小表明，形成這些粗糙的特徵需要1 - 1萬年。我們的研究結果還表明，地表特徵的形成可能取決於大氣中水蒸氣在一年中出現的時間(如夏季或冬季)。”

這是一張合成影象，顯示了北極地區周圍的冰和沙的交替層，由MRO的HiRISE相機拍攝。這些結果與火星北極殘餘帽(NPRC)的HiRISE儀器拍攝的影象一致。他們所指出的是，在火星北極冰周圍觀察到的粗糙特徵是在過去1000到10000年間形成的，這為科學家們重建火星的氣候歷史提供了一個起點。

這就是紅色星球的性質。今天，科學家們已經對火星地貌的性質以及它在一年中是如何變化的有了相當好的瞭解。他們也知道了幾十億年前的樣子，這多虧了完好無損的地表特徵，顯示了過去流動和靜水(河流、小溪和湖泊)的存在。

但在這期間，氣候從一種氣候過渡到另一種，這是有待研究的地方。在未來的幾年裡，機器人可能會被送往火星，直接研究冰蓋，甚至可能將樣本帶回地球。在接下來的十年裡，隨著宇航員開始踏上火星，探索冰蓋的機會也將成為可能。