科技日報記者 陳曦

2月18日，美國“毅力”號火星探測器進入火星大氣層，在7分鍾內(nei) 完成進入、下降和著陸後，在火星赤道以北的耶澤羅隕石坑成功著陸，將先行開展探測任務。

一直以來，火星都是科學家探測和研究的重要天體(ti) ，火星上是否曾經存在過液態水？其主磁場為(wei) 何會(hui) 消失？火星原本的大氣層究竟去哪了？關(guan) 於(yu) 火星的秘密，還有許多許多，科學家一直通過各種手段去探測、揭示火星的種種奧秘。

但有時候，也許我們(men) 的目光應該從(cong) 火星上移開，去關(guan) 注一下火星附近的“小朋友”。

2月1日，一項發表在《自然地球科學》上的研究報告顯示，研究人員在火星的最大衛星——火衛一軌道附近觀測到了來自火星大氣的粒子流。研究人員表示，這些粒子中，有許多是氧、碳、氮和氬粒子。數十億(yi) 年來，隨著火星大氣層的脫落，這些粒子從(cong) 火星大氣層中逃逸，科學家推測，這些逃逸的粒子很可能保存在火衛一的表麵。

火衛一上，也許保存著揭示火星謎團的點點“證據”。

從(cong) 方向與(yu) 成分追溯粒子源頭

行星大氣中的原子和分子，有時會(hui) 以離子的形式逃逸，加速進入太空。當這顆行星擁有一個(ge) 繞其運行的衛星時，那些逃逸原子和分子可能會(hui) 被植入衛星的表麵，並保存在其表層部分。

科學家推測，火星原本也曾擁有濃厚的大氣層。“但由於(yu) 沒有像地球那樣的主磁場，火星大氣暴露在太陽風中，其大氣成分被太陽紫外線電離後，成為(wei) 帶電的分子或原子。太陽風的電場加速這些帶電粒子，向著太陽的反方向逃逸。”中國科學院國家空間科學中心研究員李磊表示，這些粒子在逃逸過程中，很可能撞到火衛一上，被火衛一的風化層吸收，從(cong) 而保留了下來。

那麽(me) ，科學家是如何判斷出火衛一軌道附近的粒子是來源於(yu) 火星大氣層而非其他途徑呢？李磊表示，火星附近空間的主要粒子源隻有2個(ge) ，一個(ge) 是火星大氣，令一個(ge) 就是太陽風，這兩(liang) 者的成分不同、能量不同，比較容易區分。當然，不排除行星際空間中還有其他來源的粒子，但這些粒子數量非常稀少，幾乎可以忽略不計。

此外，火星大氣中的帶電粒子經過太陽風加速後，進入探測器時會(hui) 產(chan) 生電信號，通過測量電信號，就可以反推出粒子的速度、方向、成分等參數。李磊表示，這些粒子是從(cong) 一定的方向進入儀(yi) 器的，根據這個(ge) 方向也可以判斷其是否來自火星。

通過火衛一來了解火星的前世今生

此次發現得益於(yu) 火星大氣與(yu) 揮發份演化探測器——“馬文”號（MAVEN）探測器。“馬文”號探測器是世界上第一顆專(zhuan) 門用於(yu) 研究火星高層大氣的探測器，它於(yu) 2013年11月18日發射，2014年9月22日進入環繞火星的橢圓軌道。

與(yu) 已經抵達火星表麵的“毅力”號火星探測器不同，“馬文”號探測器在大部分時間裏都會(hui) 在近火點約150千米、遠火點約6000千米的橢圓軌道環繞火星運行。即便距離火星最近時，也與(yu) 火星表麵相隔125千米，即火星高層大氣的“最下邊界”，以獲得不同高度的火星大氣分析數據。

“馬文”號探測器在環繞火星運轉時，每天都穿過火衛一的軌道5次，研究人員正是利用此次機會(hui) ，在火衛一軌道附近，發現了來自火星大氣的帶電粒子。科學家不僅(jin) 能夠通過研究這些粒子，揭示火星大氣逃逸的曆史，還可以通過采集分析火衛一土壤的樣本，研究火星不同時期的大氣成分。

李磊表示，火星大氣的逃逸，與(yu) 火星氣候變遷有著密切的關(guan) 係，而火星氣候的變遷又可能導致了其地質條件的改變。

火星曾是一個(ge) 溫暖潮濕的星球，而如今變成了一個(ge) 幹燥寒冷的世界。有證據表麵，火星上的水是通過大氣逃逸的。因此，了解火星大氣的前世今生對研究行星演化有著重要意義(yi) 。

目前，飛往火星的三大“訪客”中，美國“毅力”號火星探測器已落地。中國的天問一號搭載了離子和中性原子分析器，可以觀測逃逸的火星大氣粒子成分。但李磊也坦言，具體(ti) 是否可以測量到達火衛一的粒子流，還需要視天問一號的軌道數據而定，如果與(yu) 火衛一的軌道有交會(hui) ，就可以開展相關(guan) 探測。

此外，日本正準備在2024年向火衛一發射火星衛星探測器（MMX），從(cong) 火衛一表麵收集第一批樣本，並將它們(men) 送到地球。到時候，除了能夠獲得火衛一的相關(guan) 數據外，還有可能在火衛一上，帶回一些關(guan) 於(yu) 火星未知的線索。



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