在火星上，溼潤的跡象不斷湧現：深深雕刻的河谷、廣闊的三角洲和遍佈各處的蒸發海洋遺蹟，讓許多專家相信液態水可能曾在紅色星球的大部分地區覆蓋了十億年或更久。但是，大多數解釋火星氣候如何允許如此溫和條件的努力都徒勞無功。如今寒冷而乾燥的火星，需要強大的溫室大氣層來維持其多水的過去。來自火山的厚厚一層吸熱二氧化碳可能籠罩著這顆年輕的星球，但氣候模型一次又一次地表明，僅靠二氧化碳無法使地表溫度保持在冰點以上。
現在，受到火星土壤中普遍存在硫礦物質這一驚人發現的啟發，科學家們開始懷疑二氧化碳有一個升溫夥伴：二氧化硫（SO2）。
與二氧化碳一樣，二氧化硫也是火山爆發時釋放的一種常見氣體，這在年輕的火星上經常發生。哈佛大學地球化學家丹尼爾·P·施拉格解釋說，早期火星大氣中百萬分之一甚至十萬分之一的二氧化硫可能就足以提供紅色星球保持溼潤所需的額外溫室效應增溫。
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這聽起來可能不多，但對於許多氣體來說，即使是微小的濃度也很難維持。在我們的地球上，二氧化硫不會提供顯著的長期溫暖，因為它幾乎立即與大氣中的氧氣結合形成硫酸鹽，一種鹽類。然而，早期的火星幾乎沒有大氣氧氣，因此二氧化硫會在那裡停留更長時間。
“當你去除氧氣時，這是一個深刻的變化，大氣的工作方式會非常不同，”施拉格評論道。根據施拉格和他的同事的說法，這種差異也意味著二氧化硫會在火星水迴圈中發揮主要作用——從而解決了另一個氣候難題，即缺乏某些岩石。
施拉格的團隊認為，在早期的火星上，大部分二氧化硫會與空氣中的水滴結合，並以亞硫酸酸雨的形式降落，而不是像在地球上那樣轉化為鹽。由此產生的酸性會抑制厚層石灰岩和其他碳酸鹽巖的形成。
研究人員認為火星會富含碳酸鹽巖，因為它們的形成是地球上潮溼、富含二氧化碳的大氣的一個基本結果。數百萬年來，這種岩石形成過程已經封存了足夠多的地球火山噴發出的二氧化碳，從而限制了大氣中這種氣體的積累。施拉格認為，抑制早期火星上的二氧化碳封存步驟將迫使更多氣體在大氣中積累——這是二氧化硫可以增強溫室效應的另一種方式。
一些科學家懷疑二氧化硫是否真的能夠完成這些氣候任務。賓夕法尼亞州立大學大氣化學家詹姆斯·F·卡斯汀指出，即使在無氧大氣中，二氧化硫仍然非常脆弱；太陽的紫外線輻射很容易分解二氧化硫分子。在卡斯汀關於地球早期氣候的計算機模型中（該模型經常與早期火星的氣候進行比較），這種光化學破壞將二氧化硫的濃度限制在施拉格及其同事描述的濃度的千分之一。“可能有辦法使這個想法奏效，”卡斯汀說。“但這需要一些詳細的模型來讓包括我在內的懷疑論者相信它實際上是可行的。”
施拉格承認細節尚不確定，但他引用了其他研究人員的估計，這些估計表明，早期火星火山可能噴射出足夠的二氧化硫，以跟上光化學破壞二氧化硫的速度。先前的研究結果還表明，濃厚的二氧化碳大氣層可以有效地散射最具破壞性的紫外線波長——這又是早期火星上二氧化碳和二氧化硫之間顯然互惠互利夥伴關係的另一個例子。
卡斯汀認為，二氧化硫的氣候反饋不可能使早期火星像地球一樣溫暖，但他確實承認，二氧化硫的濃度可能一直保持在足夠高的水平，以保持地球部分解凍，甚至可能有足夠的降雨來形成河谷。
對於這一點，施拉格並沒有爭辯。“我們的假設完全不取決於那裡是否有大海洋、幾個湖泊或只是一些小水坑，”他說。“溫暖並不意味著像亞馬遜那樣溫暖。它可能意味著像冰島那樣溫暖——只是足夠溫暖以形成那些河谷。”對於二氧化硫來說，只需要一點點就夠了。