火星上原有的大气和水消失去哪里了？(组图)

火星上曾经存在着大气和水，科学家对此似乎已经达成了共识。（示意图/图片来源：Adobe Stock）

火星上曾经存在着大气和水，科学家对此似乎已经达成了共识。NASA也正在致力于寻找其中的证据，并公开了相关的内容，这一切或许将揭开这个至今难解的问题。

美国宇航局公布了“火星大气与挥发分演化探测器”（MAVEN）的重要发现。MAVEN俗称“马文号”，是世界首颗专门研究火星大气的探测器。它发现了火星由早期温暖湿润，表面可以支持生命存在的环境，变成今天干燥、寒冷星球的关键性原因。

“马文号”发回的资料使研究人员能够确定今天太阳风剥离火星大气的速度。调查结果显示，在发生太阳风暴期间，如日冕物质抛射等现象时，火星大气逃逸速度显著增加，甚至提高10到20倍。

NASA科学副总监、前宇航员约翰‧葛籣斯菲尔德（John Grunsfeld）介绍说：“火星早期拥有一个较厚的大气，足以支持表面存在液态水，这对生命产生至关重要。明白火星大气的演化历史，对我们了解其他行星大气层的演变非常有帮助。知晓什么原因导致行星表面从可以有微生物存在，到变得不再拥有生命很重要，这也是美国宇航局载人火星计划正在解决的一个重要问题。”

太阳风是一股高能带电粒子流，主要由质子与电子组成，由太阳上层大气射出，时速可以达到160万公里/小时。在经过火星上层大气时，太阳风带来的磁场会产生电场，并电离火星大气中的原子形成离子逃逸到太空中去。

数十亿年间的太阳活动，可能是火星大气层大量丢失，改变火星气候的重要原因。（示意图/图片来源：Adobe Stock）

“马文号”探测表明，太阳风剥离火星大气层的速度在100克/秒。而在数十亿年前，早期太阳活动非常活跃的时候，火星大气层被太阳风剥离的速度要比现在高很多。在2015年3月发生的数次太阳风暴中，“马文号”监测到火星大气丢失速度加快。数十亿年间的太阳活动（太阳风和太阳风暴等），是火星大气层大量丢失，改变火星气候的重要原因。

相对于火星，地球因有磁场的保护，使太阳风带来的高能粒子流发生偏转，保护了地球大气。虽然早期火星也拥有像地球这样的全球性磁场，但是火星体积只有地球的15％，比地球小得多，因此火星地核冷却得比地球快，地质活动趋缓，磁场消失，大气变薄使液态水无法稳定存在。

此前“马文号”已经监测到太阳风和紫外线如何剥离火星上层大气。新的研究结果表明，火星大气丢失来自三个区域：一个是太阳风经过火星大气后，在火星后面形成的“离子尾”；另一个是火星两极大气粒子逃逸形成的“羽流”；还有就是火星周围扩展开的气体云。“马文号”的科学小组确定火星大气被剥离的离子75％源自“离子尾”，另外有25％源自南北两极形成的“羽流”，而扩展的气体云丢失大气较少。

火星远古时期拥有丰富的液态水，今天火星表面遗留的众多河谷和只有水参与才能形成的各种矿物质，都是当时大量液态水存在的证据。在30亿年前，火星的大气密度要比现在高的多，气候也温暖的多，当时的火星表面存在河流、湖泊，甚至液态水组成的海洋。

虽然NASA公布利用“火星勘测轨道飞行器”得到现在火星表面仍存在季节性出现的盐水流淌的证据，但是今天的火星大气实在太单薄太冷，使液态水无法长期或大量的在火星表面存在。

从“马文号”的项目研究可以得知，太阳风的不断剥离是火星丧失大部分大气的主要机制，这也是造成火星气候显著变化的重要原因。当然，“马文号”也研究了其他损失过程，比如氢原子或离子逃逸的影响等，但这些只会增加大气逃逸的重要意义。

火星上的大气和水的神奇失踪，是否真如NASA科学家们所解释的这般呢？