火星的水去了哪里？
火星的水去了哪里？
關(guān)于火星表面水的消失過程，科學(xué)界有兩種觀點(diǎn)，一是認(rèn)為火星表面的水以沉積巖的形式存在于火星地表以下；另一種觀點(diǎn)認(rèn)為，由于缺少全球性偶極磁場(chǎng)的保護(hù)，強(qiáng)烈的太陽(yáng)風(fēng)和輻射逐漸剝奪了火星的大氣，水經(jīng)過蒸發(fā)和電離變成帶電粒子，沿著火星磁力線逃逸出火星大氣。
“火星快車”（mars express）上搭載的“火星先進(jìn)地下和電離層探測(cè)雷達(dá)系統(tǒng)”（MARSIS）對(duì)火星地表以下的開展精細(xì)探測(cè)，發(fā)現(xiàn)在火星南極高原的冰蓋下1.5km深處存在直徑為20km的湖泊，這項(xiàng)發(fā)現(xiàn)表明火星表層深處可能存在更多穩(wěn)定的液態(tài)水，即火星擁有適合微生物等生命體生存的條件。
2011年，美國(guó)的“火星勘察軌道器”（mars reconnaissance orbiter, MRO）搭載的“高分辨率成像儀”（HiRISE）拍攝到火星表面或亞表層存在季節(jié)性斜坡紋線，經(jīng)光譜分析，季節(jié)性斜坡紋區(qū)域的礦物是溶于水后再沉淀富集而成，這個(gè)結(jié)果提供了現(xiàn)今火星上存在液態(tài)水的有力。
2018年，科學(xué)雜志發(fā)表Dundas 等人的研究成果，他們?cè)趯?duì)火星中緯度地區(qū)的八處斷崖地貌進(jìn)行分析研究之后，發(fā)現(xiàn)火星中緯區(qū)域的地下1~2米至100多米存在大量的純凈水冰。
△斷崖形態(tài)示例，aa'、bb'、cc'和dd'對(duì)應(yīng)于右下的四幅高程剖面圖，表明斷崖位于塌陷和滑坡的高處（后緣）。右上是斷崖部分在HiRISE的色彩加強(qiáng)影像中顯示出的色調(diào)差異（圖源：參考文獻(xiàn)8）
被太陽(yáng)風(fēng)“偷走”的火星大氣層
前面已經(jīng)提到，科學(xué)界存在一種觀點(diǎn)：缺少全球性偶極磁場(chǎng)的保護(hù)的火星，在強(qiáng)烈的太陽(yáng)風(fēng)和輻射下，它的大氣被逐漸剝奪。已有的研究也表明，火星的大氣層不是原生大氣層，而是在火星演化過程中由火星內(nèi)部的脫氣過程而形成的次生大氣層。很久以前，火星被一層厚厚的大氣層籠罩。而現(xiàn)在的火星大氣卻變得非常稀薄，科學(xué)家們對(duì)此進(jìn)行了深入的研究。
2013年11月，NASA發(fā)射了“火星大氣與揮發(fā)物演化任務(wù)”（MAVEN）探測(cè)器，它的使命是調(diào)查火星大氣失蹤之謎，并尋找火星上早期擁有的水源及二氧化碳消失的原因。入軌一年后，NASA披露了MAVEN火星探測(cè)器關(guān)于火星大氣層稀薄的兩大原因：
第一，磁層作用影響大氣層：地球具有內(nèi)稟磁場(chǎng)，太陽(yáng)風(fēng)與地球磁層相互作用形成磁層頂，可阻止太陽(yáng)風(fēng)和宇宙輻射射線的進(jìn)入，防止地球大氣的逃逸，充當(dāng)了地球的“保護(hù)傘”。但火星的磁場(chǎng)很弱，約為地球磁場(chǎng)強(qiáng)度的萬(wàn)分之一，太陽(yáng)風(fēng)可以直接抵達(dá)火星，“襲擊”火星的大氣層，NASA認(rèn)為是太陽(yáng)風(fēng)“偷走”了火星的大氣層。
第二，引力束縛影響大氣層：引力的大小影響了分子的逃逸速度，火星的逃逸速度約為5.03km/s，同時(shí)太陽(yáng)風(fēng)的帶電粒子撞擊大氣層中的分子，讓分子具有更高的速度，使大量氣體逃逸出火星大氣層。
目前火星的大氣層分為低層大氣和高層大氣，由二氧化碳、氮?dú)�、氬、氧氣、一氧化碳等組成，其中主要成分為二氧化碳，體積比占95.32%，而氧氣只占0.13%�；鹦谴髿馓右葜饕l(fā)生在三個(gè)區(qū)域：一是太陽(yáng)風(fēng)吹到火星背面，占大氣逃逸總量的75%；二是極區(qū)上空，占大氣逃逸總量的約25%；三是繞火星的延展云層，僅占大氣逃逸總量的很小部分。
火星磁場(chǎng)的消失，導(dǎo)致太陽(yáng)風(fēng)不光吹跑了火星的一些大氣，部分水也跟著“丟了”。火星現(xiàn)在十分干旱，火星風(fēng)與塵暴頻繁，火星風(fēng)的平均風(fēng)速達(dá)4.3m/s,在地形交界處的風(fēng)速可高達(dá)50m/s，且常常伴有強(qiáng)烈的塵暴，這也加速火星大氣的劇烈運(yùn)動(dòng)和逃逸。
