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科学家发现，火星表面三分之一曾经被液态水覆盖，但火星海洋是怎样形成的仍是一个迷。最新研究显示，火星在经历多次火山爆发后，表面形成塔尔西斯(Tharsis，宽5000km的火山高原)，之后便出现了海洋。这也表明，火星上液态水的出现比此前设想的要早3亿年。
研究者表明，约40亿年前，火星发生大规模的火山爆发，火星表面由此改变，液态水逐渐形成。火星表面海洋的形成与星球表面塔尔西斯火山高原密切相关。塔尔西斯火山高原喷射出气体至星球大气层，从而造成全球变暖和温室效应，液态水由此形成。
美国加州大学的研究者通过观察早期火星轨道器拍摄的照片，探索火星远古时期海岸线的变化轨迹。过去，研究者认为火山岩喷发后，塔尔西斯火山高原形成，之后过了很长时期，火星表面海洋才形成。
但最新的研究显示，火星上海洋可能是在火山爆发的同时甚至上亿年前就形成了。海洋形成后，大量的液态系统形成，火星的气候也正式拉开帷幕。加州大学伯克利分校的科学家麦吉尔表示，“这种假说成立的条件是塔尔西斯火山高原的形成是迅速的，而不是渐变的。也就是说，火星上海洋是早于或伴随火山岩爆发形成塔尔西斯是产生的。”他进一步表示，火山对于火星潮湿地表是非常重要的。火山的爆发促使火山系统为地下水到达地表创造了渠道。
麦吉尔博士接受采访时说道，“火星表面可观察到海岸线迹象，这些可能就是海洋曾在北部低洼的证明。但通常海岸线会伴随着一条连续不断的海平面。我们正努力探究这些海岸线在形成之后是如何变形的。”火星液态水的迹象最早由1971年发射的水手9号发现。之后，大量的迹象都表明火星曾有过水蚀。火星目前处于冰河时代中期。在此次研究发现之前，科学家都深信火星表面不会再形成液态水了。
2013年6月，“Curiosity号”有力证明了水被运送至火星后可被饮用。同年9月，科学家再次发现，火星表面土壤含有2%的水。上月，科学家表明，若存在更多氢气，火星表面将会形成液态水，并将持续存在超过15亿年。
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