新浪科技訊 北京時間7月2日消息，眾(zhong) 所周知，火星大氣層稀薄，二氧化碳占主導地位，並存在一定大氣質量和氣壓。事實上，火星大氣壓與(yu) 地球平流層氣壓十分類似，平流層是地球大氣中的一部分，距離地麵30多公裏。

　　令科學家感到迷惑不解的是，火星表麵的水去哪了呢？目前，火星北極發現幾千米厚的冰層，在每年最冷時期，火星北極會(hui) 出現季節性霜凍結構，同時大氣中的水分以蒸汽和冰的形式存在。然而，與(yu) 地球相比，火星大氣極其幹燥，水含量不足地球的百分之一，地球降水會(hui) 在地麵上形成幾厘米深的水層，而火星降水僅(jin) 在表麵形成不足1毫米的水膜。

　　隨著科學家近年來對火星展開深入探索分析，相繼獲得的發現讓人們(men) 對火星水產(chan) 生深刻認識，但為(wei) 什麽(me) 迄今為(wei) 止我們(men) 發現火星水資源仍較少呢？

　　水分從(cong) 火星大氣中逸出

　　證據表明，火星遠古時期並非現今所觀察到的這樣寒冷、幹旱，科學家推測，在遙遠的過去——大約40億(yi) 年前，火星表麵存在水。在那個(ge) 時候，液態水以大溪流的形式流動，並以池塘或者湖泊的形式停滯，就像“毅力號”探測車為(wei) 尋找曆史生命痕跡而展開探索的傑澤羅隕坑。

　　要使液態水在火星表麵循環並停留足夠長的時間而產(chan) 生這些痕跡，其氣候特征必然與(yu) 當前我們(men) 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，現今它們(men) 存在較大的差異，地球和金星擁有密集的大氣層，由於(yu) 火星體(ti) 積小、重力低，現已失去大部分大氣層。

　　正是這種“氣體(ti) 向太空流失”的理論有助於(yu) 解釋火星大氣層當前的脆弱性，火星大氣水分流失發生在距離地球200千米的高空大氣，在那裏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）暴露在太陽風的高能粒子輻射中，使相當於(yu) 現今火星大氣層的數百倍質量逃逸至外太空。

　　最新數據或將揭曉其中的謎團

　　近期，歐洲航天局微量氣體(ti) 軌道飛行器（TGO）任務的最新數據發表在《自然天文學雜誌》上，揭示了水流失至太空中的微妙機製。

　　火星水資源有一種非常特殊的化學成分，水有不同的“同位素”，例如：在半重水HDO中，一個(ge) 氫原子可以被一個(ge) 氘原子（D）取代，氘原子的重量是氫的兩(liang) 倍，因為(wei) 它的原子核中除了質子之外，還有一個(ge) 叫做中子的粒子。早在上世紀80年代的測量數據顯示，火星水分的氘相對濃度是地球的6倍，科學家認為(wei) 這是火星水失去氫的結果，當失去氫後，較重的氘同位素結合形成半重水。

　　依據科學推斷，火星早期的含水量是現今的6倍，相當於(yu) 覆蓋地球表麵大約100米厚的液體(ti) 層。這暗示著半重水的比例對於(yu) 洞察火星早期含水量，以及闡明火星遠古時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(jue) 條件。

　　微量氣體(ti) 軌道飛行器的勘測結果告訴我們(men) 火星低層水氣中的水和半重水是如何到達高層大氣並分解成原子，然後最終逃逸至太空，特別是它將揭曉更多關(guan) 於(yu) 氫和氘進入外逸層的中間過程。

　　在過去20年裏，有兩(liang) 種理論認為(wei) ，氫和氘到達外逸層的比例與(yu) 它們(men) 在低大氣中水分子的比例不同，然而，能夠實現這一過程的中間環節是凝結（水蒸汽變成液態水），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，並釋放出一個(ge) 氫或者氘原子。

　　近期最新研究表明，實際上凝結過程對外逸層氘含量起到次要作用，基於(yu) 微量氣體(ti) 軌道飛行器的大氣化學分析儀(yi) 器，以及對水和半重水的同步測量，能夠揭曉火星氫和氘原子的來源。考慮到火星海拔和季節特征，冷凝不會(hui) 幹擾光解作用，這一點非常重要。

　　結果表明，光解作用對於(yu) 火星大氣水分逃逸起到主要作用，光解作用的主要環節是：產(chan) 生大部分原子，並決(jue) 定了從(cong) 火星上層大氣逃逸的氫原子的同位素分離。

　　這項關(guan) 於(yu) 水流失至外太空過程的最新認識，是探索火星表麵水循環曆史的一個(ge) 重要裏程碑，僅(jin) 有微量氣體(ti) 軌道飛行器能夠揭曉水和半重水的結合濃度，但是美國宇航局人造衛星MAVEN能夠觀察和描繪外逸層中的氫和氘。

　　最新研究對科學家帶來了新的探索方向，有助於(yu) 科學家描述火星水資源完整的演變路徑——從(cong) 低層大氣至高層大氣，再到外太空。隻有對該路徑的詳細了解，才能讓科學家對幾十億(yi) 年前火星水資源的曆史發展產(chan) 生全麵認識，並證實火星早期是否具備生命適宜性。

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