Nhiều đặc điểm trên bề mặt sao Hỏa gợi ý sự hiện diện của nước lỏng trong quá khứ. Những phạm vi này từ Valles Marineris, một hệ thống hẻm núi dài 4.000 km và sâu 7 km, đến những quả cầu hematit nhỏ xíu có tên là quả việt quất. Những đặc điểm này cho thấy nước lỏng đóng vai trò quan trọng trong việc định hình Sao Hỏa.
Một số nghiên cứu cho thấy những đặc điểm này có nguồn gốc núi lửa, nhưng một nghiên cứu mới từ hai nhà nghiên cứu tại Viện Carl Sagan và Phòng thí nghiệm Hành tinh ảo của NASA đã tập trung trở lại vào nước lỏng. Mô hình mà hai người đưa ra nói rằng, nếu đáp ứng các điều kiện khác, các đám mây xơ có thể đã cung cấp cách nhiệt cần thiết cho nước lỏng chảy. Hai nhà nghiên cứu, Ramses M. Ramirez và James F. Kasting, đã xây dựng một mô hình khí hậu để kiểm tra ý tưởng của họ.
Những đám mây Cirrus là những đám mây mỏng, khôn ngoan xuất hiện thường xuyên trên Trái đất. Chúng cũng được nhìn thấy trên Sao Mộc, Sao Thổ, Sao Thiên Vương, có thể là Sao Hải Vương và trên Sao Hỏa. Những đám mây Cirrus tự sản xuất mưa. Bất cứ lượng mưa nào chúng tạo ra, dưới dạng tinh thể băng, sẽ bay hơi trước khi chạm tới bề mặt. Các nhà nghiên cứu đứng sau nghiên cứu này tập trung vào các đám mây xơ xác vì họ có xu hướng làm ấm không khí bên dưới chúng thêm 10 độ C.
Nếu đủ sao Hỏa bị bao phủ bởi những đám mây xơ xác, thì bề mặt sẽ đủ ấm để nước lỏng chảy qua. Trên trái đất, những đám mây xơ xác bao phủ tới 25% Trái đất và có hiệu ứng sưởi ấm có thể đo được. Chúng cho phép ánh sáng mặt trời chiếu vào, nhưng hấp thụ bức xạ hồng ngoại đi. Killing và Ramirez đã tìm cách cho thấy điều tương tự có thể xảy ra trên sao Hỏa và bao nhiêu đám mây xơ xác sẽ cần thiết.
Chính những đám mây xơ xác sẽ tạo ra tất cả sự ấm áp. Tác động từ sao chổi và tiểu hành tinh sẽ tạo ra sức nóng, và đám mây xơ xác rộng lớn sẽ giữ lại sức nóng đó trong bầu khí quyển sao Hỏa.
Hai nhà nghiên cứu đã tiến hành một mô hình, được gọi là mô hình khí hậu đối lưu bức xạ đơn cột. Sau đó, họ đã thử nghiệm các kích thước tinh thể băng khác nhau, phần bầu trời được bao phủ bởi những đám mây xơ xác và độ dày của những đám mây đó, để mô phỏng các điều kiện khác nhau trên Sao Hỏa.
Họ phát hiện ra rằng trong hoàn cảnh phù hợp, những đám mây trong bầu khí quyển sao Hỏa sớm có thể tồn tại lâu hơn 4 đến 5 lần so với trên Trái đất. Điều này ủng hộ ý tưởng rằng các đám mây xơ có thể giữ cho Sao Hỏa đủ ấm cho nước lỏng. Tuy nhiên, họ cũng phát hiện ra rằng 75% đến 100% hành tinh sẽ phải được bao phủ bởi xơ gan. Theo các nhà nghiên cứu, lượng che phủ của đám mây dường như không thể xảy ra và họ cho rằng 50% sẽ thực tế hơn. Con số này tương tự như lớp phủ trên đám mây Earth, bao gồm tất cả các loại đám mây, không chỉ là xơ gan.
Khi họ điều chỉnh các tham số của mô hình của mình, họ phát hiện ra rằng các đám mây dày hơn và kích thước hạt nhỏ hơn làm giảm hiệu ứng làm nóng của lớp phủ mây xơ. Điều này để lại một tập hợp các tham số rất mỏng trong đó các đám mây xơ có thể giữ cho Sao Hỏa đủ ấm cho nước lỏng. Nhưng mô hình của họ cũng cho thấy có một cách mà các đám mây xơ có thể thực hiện công việc.
Nếu nhiệt độ bề mặt sao Hỏa cổ đại thấp hơn 273 Kelvin, giá trị được sử dụng trong mô hình, thì có thể các đám mây xơ xác sẽ làm việc của chúng. Và nó sẽ chỉ phải thấp hơn 8 độ Kelvin để điều đó xảy ra. Vào những thời điểm trong Trái đất quá khứ, nhiệt độ bề mặt đã thấp hơn 7 độ Kelvin. Câu hỏi là, sao Hỏa có nhiệt độ thấp hơn tương tự?
Vì vậy, nơi mà để lại cho chúng tôi? Chúng tôi không có câu trả lời dứt khoát. Có thể các đám mây xơ xác trên sao Hỏa có thể giúp giữ cho hành tinh đủ ấm cho nước lỏng. Mô hình được thực hiện bởi Ramirez và Kasting cho chúng ta thấy những thông số cần thiết cho điều đó xảy ra.
