咱人类对火星的好奇，那可真是由来已久。火星和地球同处太阳系宜居带，作为地球的近邻，它独特的地貌和与地球类似的一些物理特性，一直吸引着我们。科学家老早就琢磨，火星会不会是人类未来移民的首选星球呢？而要弄清楚人类能不能在火星生存，火星的水和大气状况，绝对是关键中的关键。

大约 40 亿年前，火星可不是现在这副干旱模样。那时候，火星可温暖湿润了，有比较厚的大气层，地面还有河水流淌。你能想象吗？火星也曾有机会孕育出生命呢！可如今，火星特别干旱，到处是火山、沙漠还有干燥的裂谷，液态水根本没法在火星表面稳定存在。为啥呢？主要就是火星大气层又冷又薄，保不住水分。但从探测器发回来的图片，我们能看到火星表面有河床、三角洲、峡谷还有湖盆这些地貌，很可能是地表水活动形成的，这说明远古时期的火星，地表水那叫一个丰富，对火星地形塑造起了大作用。

那火星表面的水是咋消失的呢？科学界目前有两种说法。一种观点认为，火星表面的水以沉积岩的形式，存在于火星地表下面了。还有一种观点觉得，火星没有全球性偶极磁场保护，太阳风那叫一个强烈，再加上辐射，一点点把火星大气给剥夺了。水经过蒸发、电离变成带电粒子，顺着火星磁力线，就逃出火星大气了。

“火星快车” 探测器上搭载的探测雷达系统，对火星地表下面进行了精细探测，结果发现，在火星南极高原冰盖下 1.5 千米深处，有个直径 20 千米的湖泊。这说明啥？火星表层深处可能藏着更多稳定的液态水，也就意味着火星有适合微生物这类生命体生存的条件。2011 年，美国 “火星勘察轨道器” 搭载的高分辨率成像仪，拍到火星表面或亚表层有季节性斜坡纹线。经过光谱分析，这些区域的矿物是先溶于水，然后沉淀富集形成的，这可是现今火星存在液态水的有力证据。2018 年，有研究团队对火星中纬度地区的八处断崖地貌研究后发现，火星中纬区域地下 1 到 2 米，甚至 100 多米的地方，有大量纯净水冰。

前面提到火星大气被太阳风剥夺这事儿，其实火星大气层不是一开始就有的，是在火星演化过程中，火星内部脱气形成的次生大气层。以前，火星被厚厚的大气层笼罩，现在却变得特别稀薄。2013 年 11 月，NASA 发射了 “火星大气与挥发物演化任务” 探测器，就为了调查火星大气失踪之谜，找找火星早期的水和二氧化碳跑哪去了。探测器入轨一年后，NASA 给出了火星大气层稀薄的两大原因。

一是磁层作用影响大气层。咱地球有内禀磁场，太阳风跟地球磁层相互作用，形成磁层顶，就像给地球撑了把 “保护伞”，能挡住太阳风和宇宙辐射射线，防止地球大气逃逸。可火星磁场太弱了，只有地球磁场强度的万分之一，太阳风能直接冲到火星，“攻击” 火星大气层，NASA 就说，是太阳风把火星大气层给 “偷走” 了。

二是引力束缚影响大气层。引力大小会影响分子的逃逸速度，火星逃逸速度大概是 5.03 千米每秒。太阳风的带电粒子撞击大气层里的分子，让分子速度变得更快，大量气体就从火星大气层跑出去了。现在火星大气层分低层和高层，主要成分是二氧化碳，占比 95.32%，氧气只占 0.13%。火星大气逃逸主要发生在三个区域：太阳风吹到火星背面，这部分占大气逃逸总量的 75%；极区上空，大概占 25%；绕火星的延展云层，只占很小一部分。

火星磁场消失，不仅让太阳风吹跑了部分大气，一些水也跟着没了。现在火星干旱得很，火星风还有尘暴特别频繁，火星风平均风速能达到 4.3 米每秒，在地形交界处，风速能飙到 50 米每秒，还经常伴随着强烈尘暴，这就加速了火星大气的剧烈运动和逃逸。

还有啊，科学家通过研究火星水的化学成分，也发现了一些大气水分流失的线索。火星水资源有特殊的化学成分，水有不同 “同位素”，像半重水 HDO，就是一个氢原子被氘原子取代，氘原子比氢原子重两倍，因为它原子核里除了质子，还有个中子。早在上世纪 80 年代测量就显示，火星水分里氘的相对浓度是地球的 6 倍，科学家觉得这是火星水失去氢造成的，氢没了，较重的氘同位素就结合形成了半重水。

欧洲航天局微量气体轨道飞行器任务的最新数据揭示了水流失到太空的机制。原来，火星低层水气里的水和半重水，先到达高层大气，然后分解成原子，最后逃逸到太空。这里面，光解作用起了主要作用，就是在紫外光照射下，水分子被分解，释放出氢或者氘原子。

这么看来，火星水和大气消失，是多种因素共同作用的结果。火星磁场消失，太阳风 “乘虚而入”，引力小留不住大气分子，再加上光解作用等让水分逃逸。对火星水和大气消失之谜的研究，不仅能让我们更了解火星的演化，说不定还能给我们保护地球环境带来启示呢。

好啦，今天关于火星水和大气消失之谜就聊到这儿。大家要是觉得这内容有意思，就动动发财小手，点赞关注走一波，保准你往后好运连连，干啥都顺！