火星的北極包含一個由多層冰水構成的大冰帽。像地球上的冰芯一樣，這些層提供了過去幾百萬年火星的氣候記錄。解碼氣候記錄的第一步是弄清楚這些層是如何形成的，這是一項在軌道上難以完成的任務。

在一項新的研究中，研究人員使用火星偵察軌道飛行器上的高分辨率成像科學實驗( HiRISE ) 捕獲的高分辨率表面地形數據，試圖繪製冰隨時間的演變圖。

研究人員觀察了冰層頂層的粗糙度, 其顯示了各種大小和形狀的規則波紋和山脊。研究中還使用衛星圖像驗證了一個模型，該模型模擬了與火星極地氣候的相互作用，並再現了冰蓋的粗糙地形。

該模型的工作原理是模擬太陽輻射如何引起人造衛星觀測到的漣漪。隨著時間的推移，冰表面的小凸起往往會變得越來越大，因為日曬會燒蝕凸起面向太陽的一側，從而產生一系列隨著時間的推移變得更加明顯的脊和谷。

無論研究人員是增加大氣水蒸氣密度還是將其下降至零，這種行為都保持不變，這表明無論冰的總量是增加還是減少，這種模式都會形成。

研究人員表示，如果新模型是準確的，那麼在火星北極冰帽上觀察到的表面應該在1000-10000 年內形成。這為理解火星氣候提供了一個起點。

該研究成果發表於Journal of Geophysical Research: Planets。