新浪科技訊 北京時(shí)間7月2日消息，眾所周知，火星大氣層稀薄，二氧化碳占主導(dǎo)地位，并存在一定大氣質(zhì)量和氣壓。事實(shí)上，火星大氣壓與地球平流層氣壓十分類似，平流層是地球大氣中的一部分，距離地面30多公里。

　　令科學(xué)家感到迷惑不解的是，火星表面的水去哪了呢？目前，火星北極發(fā)現(xiàn)幾千米厚的冰層，在每年最冷時(shí)期，火星北極會(huì)出現(xiàn)季節(jié)性霜凍結(jié)構(gòu)，同時(shí)大氣中的水分以蒸汽和冰的形式存在。然而，與地球相比，火星大氣極其干燥，水含量不足地球的百分之一，地球降水會(huì)在地面上形成幾厘米深的水層，而火星降水僅在表面形成不足1毫米的水膜。

　　隨著科學(xué)家近年來對(duì)火星展開深入探索分析，相繼獲得的發(fā)現(xiàn)讓人們對(duì)火星水產(chǎn)生深刻認(rèn)識(shí)，但為什么迄今為止我們發(fā)現(xiàn)火星水資源仍較少呢？

　　水分從火星大氣中逸出

　　證據(jù)表明，火星遠(yuǎn)古時(shí)期并非現(xiàn)今所觀察到的這樣寒冷、干旱，科學(xué)家推測(cè)，在遙遠(yuǎn)的過去——大約40億年前，火星表面存在水。在那個(gè)時(shí)候，液態(tài)水以大溪流的形式流動(dòng)，并以池塘或者湖泊的形式停滯，就像“毅力號(hào)”探測(cè)車為尋找歷史生命痕跡而展開探索的杰澤羅隕坑。

　　要使液態(tài)水在火星表面循環(huán)并停留足夠長(zhǎng)的時(shí)間而產(chǎn)生這些痕跡，其氣候特征必然與當(dāng)前我們看到的火星氣候完全不同。火星、地球和金星很可能是由相同的基本物質(zhì)逐漸積累而成的，這意味著這幾顆行星在形成早期一定存在非常相似的特征。然而，現(xiàn)今它們存在較大的差異，地球和金星擁有密集的大氣層，由于火星體積小、重力低，現(xiàn)已失去大部分大氣層。

　　正是這種“氣體向太空流失”的理論有助于解釋火星大氣層當(dāng)前的脆弱性，火星大氣水分流失發(fā)生在距離地球200千米的高空大氣，在那里大氣分子已分解成原子，像氫這樣最輕的分子可以脫離火星的弱引力作用，火星外逸層（大氣層頂端）暴露在太陽(yáng)風(fēng)的高能粒子輻射中，使相當(dāng)于現(xiàn)今火星大氣層的數(shù)百倍質(zhì)量逃逸至外太空。

　　最新數(shù)據(jù)或?qū)⒔視云渲械闹i團(tuán)

　　近期，歐洲航天局微量氣體軌道飛行器（TGO）任務(wù)的最新數(shù)據(jù)發(fā)表在《自然天文學(xué)雜志》上，揭示了水流失至太空中的微妙機(jī)制。

　　火星水資源有一種非常特殊的化學(xué)成分，水有不同的“同位素”，例如：在半重水HDO中，一個(gè)氫原子可以被一個(gè)氘原子（D）取代，氘原子的重量是氫的兩倍，因?yàn)樗脑雍酥谐速|(zhì)子之外，還有一個(gè)叫做中子的粒子。早在上世紀(jì)80年代的測(cè)量數(shù)據(jù)顯示，火星水分的氘相對(duì)濃度是地球的6倍，科學(xué)家認(rèn)為這是火星水失去氫的結(jié)果，當(dāng)失去氫后，較重的氘同位素結(jié)合形成半重水。

　　依據(jù)科學(xué)推斷，火星早期的含水量是現(xiàn)今的6倍，相當(dāng)于覆蓋地球表面大約100米厚的液體層。這暗示著半重水的比例對(duì)于洞察火星早期含水量，以及闡明火星遠(yuǎn)古時(shí)期曾擁有溫暖潮濕氣候是非常重要的，該特征是適宜生命存活的先決條件。

　　微量氣體軌道飛行器的勘測(cè)結(jié)果告訴我們火星低層水氣中的水和半重水是如何到達(dá)高層大氣并分解成原子，然后最終逃逸至太空，特別是它將揭曉更多關(guān)于氫和氘進(jìn)入外逸層的中間過程。

　　在過去20年里，有兩種理論認(rèn)為，氫和氘到達(dá)外逸層的比例與它們?cè)诘痛髿庵兴肿拥谋壤煌欢?，能夠?qū)崿F(xiàn)這一過程的中間環(huán)節(jié)是凝結(jié)（水蒸汽變成液態(tài)水），這形成了火星水冰層，以及光解作用，在紫外光照射作用下，光解作用分解水分子，并釋放出一個(gè)氫或者氘原子。

　　近期最新研究表明，實(shí)際上凝結(jié)過程對(duì)外逸層氘含量起到次要作用，基于微量氣體軌道飛行器的大氣化學(xué)分析儀器，以及對(duì)水和半重水的同步測(cè)量，能夠揭曉火星氫和氘原子的來源。考慮到火星海拔和季節(jié)特征，冷凝不會(huì)干擾光解作用，這一點(diǎn)非常重要。

　　結(jié)果表明，光解作用對(duì)于火星大氣水分逃逸起到主要作用，光解作用的主要環(huán)節(jié)是：產(chǎn)生大部分原子，并決定了從火星上層大氣逃逸的氫原子的同位素分離。

　　這項(xiàng)關(guān)于水流失至外太空過程的最新認(rèn)識(shí)，是探索火星表面水循環(huán)歷史的一個(gè)重要里程碑，僅有微量氣體軌道飛行器能夠揭曉水和半重水的結(jié)合濃度，但是美國(guó)宇航局人造衛(wèi)星MAVEN能夠觀察和描繪外逸層中的氫和氘。

　　最新研究對(duì)科學(xué)家?guī)砹诵碌奶剿鞣较颍兄诳茖W(xué)家描述火星水資源完整的演變路徑——從低層大氣至高層大氣，再到外太空。只有對(duì)該路徑的詳細(xì)了解，才能讓科學(xué)家對(duì)幾十億年前火星水資源的歷史發(fā)展產(chǎn)生全面認(rèn)識(shí)，并證實(shí)火星早期是否具備生命適宜性。

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