研究人員利用氣候模擬結果表明，火星上的溝壑可能是由高軸向傾斜時期融化的水冰形成的，這為火星溝壑的形成和演化提供了一個全新的視角。根據對火星過去氣候和軸傾角的模擬，在火星表面觀測到的溝壑可能是由高傾角時期的水冰融化形成的。這些溝壑雖然類似於地球上的水蝕地貌，但主要存在於目前火星氣候和大氣條件通常不支持液態水的海拔高度。

美國宇航局火星勘測軌道飛行器上的高分辨率成像科學實驗（HiRISE）相機拍攝的Terra Sirenum 及其溝壑的圖像。圖片來源：NASA/JPL/亞利桑那大學

可能的形成過程有人認為，這些溝壑是通過二氧化碳（CO2）冰的昇華形成的。然而，其確切機制仍不確定，因為這一過程缺乏地球上的類似物，而且這一過程也不能完全解釋火星溝壑的分佈。另一種理論認為，在更有利於水冰融化的舊氣候條件下，可能是較少量的液態水形成了溝壑。此外，先前的研究表明，在火星曆史上較高的傾角時期，水冰可能已經聚集在現在出現溝壑的區域。模擬洞察為了深入研究液態水在形成這些溝壑中的潛在作用，詹姆斯-迪克森和他的團隊利用了一個三維火星全球環流模型。該模型旨在描繪火星的氣候在過去一百萬年中隨著其軸向傾角的變化而可能發生的變化。他們發現，在35°傾角處，目前溝壑的位置–也就是今天在地表附近有大量水冰的區域，在過去的一百萬年裡很可能多了幾十米–壓力達到了612帕斯卡以上，冰面溫度很可能超過了273開爾文（水冰的熔點）。因此，融化的冰可能會在高傾角時期保持液態，在目前發現的高海拔地區形成溝壑。火星溝壑演化的新方案利用這些洞察力，迪克森和他的團隊提出了火星溝壑形成和演化的新方案。他們的理論結合了液態水和二氧化碳昇華的過程。