在火星上，湿润的迹象不断涌现：深深雕刻的河谷、广阔的三角洲和遍布各处的蒸发海洋遗迹，让许多专家相信液态水可能曾在红色星球的大部分地区覆盖了十亿年或更久。但是，大多数解释火星气候如何允许如此温和条件的努力都徒劳无功。如今寒冷而干燥的火星，需要强大的温室大气层来维持其多水的过去。来自火山的厚厚一层吸热二氧化碳可能笼罩着这颗年轻的星球，但气候模型一次又一次地表明，仅靠二氧化碳无法使地表温度保持在冰点以上。
现在，受到火星土壤中普遍存在硫矿物质这一惊人发现的启发，科学家们开始怀疑二氧化碳有一个升温伙伴：二氧化硫（SO2）。
与二氧化碳一样，二氧化硫也是火山爆发时释放的一种常见气体，这在年轻的火星上经常发生。哈佛大学地球化学家丹尼尔·P·施拉格解释说，早期火星大气中百万分之一甚至十万分之一的二氧化硫可能就足以提供红色星球保持湿润所需的额外温室效应增温。
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这听起来可能不多，但对于许多气体来说，即使是微小的浓度也很难维持。在我们的地球上，二氧化硫不会提供显着的长期温暖，因为它几乎立即与大气中的氧气结合形成硫酸盐，一种盐类。然而，早期的火星几乎没有大气氧气，因此二氧化硫会在那里停留更长时间。
“当你去除氧气时，这是一个深刻的变化，大气的工作方式会非常不同，”施拉格评论道。根据施拉格和他的同事的说法，这种差异也意味着二氧化硫会在火星水循环中发挥主要作用——从而解决了另一个气候难题，即缺乏某些岩石。
施拉格的团队认为，在早期的火星上，大部分二氧化硫会与空气中的水滴结合，并以亚硫酸酸雨的形式降落，而不是像在地球上那样转化为盐。由此产生的酸性会抑制厚层石灰岩和其他碳酸盐岩的形成。
研究人员认为火星会富含碳酸盐岩，因为它们的形成是地球上潮湿、富含二氧化碳的大气的一个基本结果。数百万年来，这种岩石形成过程已经封存了足够多的地球火山喷发出的二氧化碳，从而限制了大气中这种气体的积累。施拉格认为，抑制早期火星上的二氧化碳封存步骤将迫使更多气体在大气中积累——这是二氧化硫可以增强温室效应的另一种方式。
一些科学家怀疑二氧化硫是否真的能够完成这些气候任务。宾夕法尼亚州立大学大气化学家詹姆斯·F·卡斯汀指出，即使在无氧大气中，二氧化硫仍然非常脆弱；太阳的紫外线辐射很容易分解二氧化硫分子。在卡斯汀关于地球早期气候的计算机模型中（该模型经常与早期火星的气候进行比较），这种光化学破坏将二氧化硫的浓度限制在施拉格及其同事描述的浓度的千分之一。“可能有办法使这个想法奏效，”卡斯汀说。“但这需要一些详细的模型来让包括我在内的怀疑论者相信它实际上是可行的。”
施拉格承认细节尚不确定，但他引用了其他研究人员的估计，这些估计表明，早期火星火山可能喷射出足够的二氧化硫，以跟上光化学破坏二氧化硫的速度。先前的研究结果还表明，浓厚的二氧化碳大气层可以有效地散射最具破坏性的紫外线波长——这又是早期火星上二氧化碳和二氧化硫之间显然互惠互利伙伴关系的另一个例子。
卡斯汀认为，二氧化硫的气候反馈不可能使早期火星像地球一样温暖，但他确实承认，二氧化硫的浓度可能一直保持在足够高的水平，以保持地球部分解冻，甚至可能有足够的降雨来形成河谷。
对于这一点，施拉格并没有争辩。“我们的假设完全不取决于那里是否有大海洋、几个湖泊或只是一些小水坑，”他说。“温暖并不意味着像亚马逊那样温暖。它可能意味着像冰岛那样温暖——只是足够温暖以形成那些河谷。”对于二氧化硫来说，只需要一点点就够了。