火星上的大氣去哪兒了？

文圖/鄭永春

本文出自《知識就是力量》雜誌

之前的火星探測任務已經證明，火星曾經有過大規模的液態水， 這要求當時的火星有濃厚的二氧化碳大氣層，以實現保存液態水所需要的溫室效應。

但現在的火星只有十分稀薄的大氣層，歷史上曾經濃密的二氧化碳大氣層到哪裡去了呢？

馬文號火星探測器

科學家們在火星表面或一定深度都沒有發現充足的含碳礦物，這些證據否認了人們曾經的猜想——火星上曾經濃厚的二氧化碳被埋藏到地下。

那麼，會不會有一種可能：火星大氣逃逸、消散到太空中，可能是火星氣候變化的主要原因。馬文號（MAVEN）是火星大氣與揮發物演化探測器的英文縮寫，是世界上第一顆專門用於研究火星高層大氣的探測器。）就通過測量火星高層大氣與太陽和太陽風的相互作用，研究出了火星大氣的逃逸過程。

馬文號火星探測器概念圖

火星大氣的逃逸過程

原來，由於火星沒有全球性的磁場，太陽風可以直接抵達火星，將火星高層大氣中的帶電離子驅趕走。而我們所身處的地球，由於有磁場的保護，帶電的太陽風離子就無法直接抵達地球大氣層。這也致使太陽風離子對地球和火星上的大氣產生了不同的影響。馬文號測量了火星大氣中離子的總逃逸速率及其速率變化，探測結果發現，過去40億年中，火星大氣粒子逃逸對氣候變遷有巨大影響。

據探測，火星大氣的逃逸主要發生在三個區域：一是火星面向太陽風一側，該側火星大氣被太陽風電離後「吹」到火星陰面並逃逸出大氣層，佔大氣逃逸總量的75%；二是極區上空，佔火星大氣逃逸總量約25%；三是繞火星的延展雲層，僅佔火星大氣逃逸總量的很小一部分。

不僅僅是太陽風，不時出現的太陽風暴對火星大氣的影響更為顯著。尤其是在太陽系形成早期，太陽風暴出現的幾率更為頻繁。當太陽風暴擊中火星大氣層時，大氣逃逸速率將提高約10~20%。平均每秒約有100克的火星大氣被「吹走」，相當於兩個雞蛋的品質。

目前， 火星上仍殘存著稀薄的大氣層。而在太陽系的八大行星中，火星的自然環境與地球最為相似，是唯一經改造後適合人類長期居住的天體。科學界越來越清晰地認識到，火星是人類面臨重大災難時最有可能去的避險地。

TAG: |