火星上的水和大气是怎么消失的？

随着人类社会的不断发展，对地球资源的开发逐渐增多，海洋资源的开发和利用是必不可少的。火星和地球一样，位于太阳系的宜居地带。火星作为离地球最近的行星之一，由于其独特的地形和相似的物理特性，已经引起了人们对火星探索的极大兴趣。多年来，火星一直被科学家视为人类迁徙的首选行星。要了解人类能否在火星上生存，就必须了解火星环境，其中水和大气是最重要的两个元素。

地球和火星"(资料来源：美国航天局)

但今天，我们观察到火星非常干燥，而且长期潮湿，只留下火山、无边无际的沙漠和深而干的裂缝。液态水不可能稳定地存在于火星表面，主要是因为火星的大气层太冷，太薄，无法维持水。然而，火星表面干涸的河床和只有液态水才能形成的矿物等证据表明，古火星的气候与现在的气候大不相同，当气候变暖时，大气的厚度就足以保持水分，河流在地表流动了很长一段时间。那么，火星上的水和大气在哪里呢，让我们今天来看看它。

水的消失：深表面还是从火星逃脱？

为了探索火星上的水和生命信息，人类迄今已经发射了大约50个火星探测器。从这些探测器发回的照片中，我们可以看到，火星表面现在保留着由河床、三角洲、峡谷和湖盆等地表水活动形成的地貌，这表明火星在古代历史上拥有大量的地表水，在塑造火星地形方面发挥了重要作用。

火星的水到哪里去了？

关于火星表面水的消失过程，科学界有两种看法，一种是火星表面的水以沉积岩的形式存在于火星表面之下；二是由于缺乏全球偶极磁场保护，强烈的太阳风和辐射逐渐剥夺了火星大气层，水蒸发并电离成带电粒子，沿着火星磁力线从火星大气中逸出。

2011年(HiRISE)，由美国火星勘测轨道器(火星侦察轨道器，MRO)携带的"高分辨率成像仪"拍摄了火星表面或地下的季节性斜坡线。经光谱分析后，季节性斜坡区的矿物被溶解在水中，然后沉淀和富集，这一结果有力地证明了今天火星上存在液态水。

2018年，"科学"杂志发表了Dundas等人的研究结果，他们分析和研究了火星中纬度的八个悬崖地貌，发现火星中纬度地下1米至100米处有大量的纯水冰。

火星大气层被太阳风"偷走

如前所述，科学界有一种观点认为，缺乏全球偶极磁场保护的火星，在强烈的太阳风和辐射下逐渐失去大气层。以前的研究还表明，火星的大气不是主要大气，而是火星内部在火星演化过程中脱气过程形成的次级大气。很久以前，火星被笼罩在厚厚的大气层中。现在火星大气变得非常稀薄，科学家们对其进行了深入的研究。

首先，磁层影响大气：地球有一个固有的磁场，太阳风和地球磁层之间的相互作用形成磁层顶，它可以阻止太阳风和宇宙射线的进入，防止地球大气层的逃逸，并充当地球的"保护伞"。但是火星的磁场非常微弱，大约是地球磁场强度的1/10000。太阳风可以直接到达火星并"攻击"火星的大气。NASA认为太阳风"偷走了"火星的大气层。

第二，引力束缚影响大气：重力的大小影响分子的逃逸速度，火星的逃逸速度约为5.03公里，太阳风的带电粒子撞击大气中的分子，使分子具有更高的速度，允许大量气体从火星大气中逸出。