火星

火星曾经有过海洋，但现在已经干涸，给地球上的人们留下了一个未解之谜：上面的水是如何流失的。如今，亚利桑那大学的研究人员在火星高层大气中发现了令人惊讶的大量水，部分解开了这个谜团，研究也被《科学》接受。

自2014年以来，“马文”(MAVEN，即“火星大气和挥发性演化”的英文首字母缩写)号宇宙飞船开始环绕火星运行，之后一直在记录火星高层大气的组成状况。数十亿年前，火星表面有液态水，并一定存在一个很厚的大气层。MAVEN正在试图探索，这个大气层是如何失去的，其中一个重点是，火星是如何失去水分的。

当MAVEN环绕火星运行时，它每隔4个半小时就会进入火星大气层1次。飞船上的中性气体和离子质谱仪合称NGIMS仪器，它一直在测量距离火星表面约100英里的火星上层大气中带电水分子的丰度，科学家依次推断出大气中有多少水。

过去使用MAVEN和哈勃太空望远镜进行的观测表明，火星高层大气中水分的流失随季节而变化。与地球相比，火星绕太阳走的是一条更为椭圆形的路径，在火星南半球的夏季，火星距离太阳最近。

研究团队发现，当火星离太阳最近时，星球升温，以冰的形式保持在星球表面的水就会移动到上层大气，进而流失到太空中。这种情况每火星年(地球上2年)发生1次。火星每1年发生1次的区域性沙尘暴和大约每10年发生1次的全球沙尘暴，会导致大气进一步升温，水向上运动激增。

这种周期性运动与水从火星逸出的经典图像相矛盾，这表明它是不完整的。根据经典的过程，水冰转化为气体，并在低层大气中就被太阳光摧毁。然而，这一过程将表现为缓慢、稳定的涓涓细流，不受季节或沙尘暴的影响，这与目前的观测结果不符。

这一点很重要，因为此前科学家根本没想到火星高层大气中会有水。如果我们把火星比作地球，那么地球上的水会被一种叫做湿度层的东西限制在接近地表的地方。它是大气中的一层，非常冷，可以凝结(从而阻止)任何向上流动的水蒸气。

研究小组认为，水经过火星的湿度层时，如果湿度层温度太高，就无法阻止水蒸气的形成。一旦进入高层大气，水分子就会被离子迅速分解，流失到太空中。

研究小组回顾火星10亿年前的情况时，他们发现，以上过程可以解释至今为止火星全球海洋的水量损失。整个海洋下降了大约17英寸(约0.43米)深。

在全球沙尘暴期间，水流失到上层大气的速度是平时的20倍。例如，一场持续45天的全球沙尘暴向太空释放的水量与火星在平静的火星年(即687个地球日)期间所损失的水量相同。

译/前瞻经济学人app资讯组

参考资料：

[1]https://www.eurekalert.org/pub_releases/2020-11/uoa-efm111220.php

[2]https://science.sciencemag.org/content/370/6518/824