suizherenleishehuidebuduanfazhan，womenduidiqiuziyuandekaicailiduzhujianzengda，diwaiziyuandekaifaheliyongjiubibukeshao。huoxingyudiqiuyiyangchuyutaiyangxizhongdeyijudainei，zuoweijulidiqiuzuijindexingqiuzhiyi，youyuqidutededixingdimao，yijiyudiqiuleisidemouxiewulitexing
，yinqilerenleiduihuoxingtancedenonghouxingqu，huoxingduonianlaiyeyizhibeikexuejiamenshiweirenleiyimindeshouxuanxingqiu。yaoxianglejierenleizaihuoxingshangshifoukeyishengcun，jiuyaolejiehuoxingdehuanjing
，erqizhong，shuihedaqishizuiweizhongyaodeliangdayaosu。

　　大約在40億年前
，地球的近鄰，紅色星球——火huo星xing

，曾zeng經jing曆li了le溫wen暖nuan濕shi潤run的de時shi期qi，那na時shi，火huo星xing有you較jiao厚hou的de大da氣qi層ceng，地di麵mian也ye有you河he水shui流liu淌tang
，一yi些xie科ke學xue家jia認ren為wei，這zhe種zhong環huan境jing使shi得de早zao期qi火huo星xing成cheng為wei非fei常chang特te別bie的de星xing球qiu——它曾是一顆有機會孕育出生命的行星。

地球與火星(圖源：NASA)

　　但今天，我們觀測到的火星十分幹旱，早已不見曾經的濕潤景象
，隻剩下遍布的火山、無wu垠yin的de沙sha漠mo以yi及ji幽you深shen而er幹gan燥zao的de裂lie穀gu

，液ye態tai水shui無wu法fa穩wen定ding地di存cun在zai於yu火huo星xing表biao麵mian，主zhu要yao就jiu是shi因yin為wei火huo星xing的de大da氣qi層ceng太tai冷leng太tai薄bo不bu能neng維wei持chi住zhu水shui分fen。不bu過guo
，火huo星xing表biao麵mian幹gan燥zao的de河he床chuang，和he隻zhi能neng由you液ye態tai水shui的de存cun在zai而er形xing成cheng的de礦kuang物wu質zhi等deng證zheng據ju都dou表biao明ming
，古gu代dai火huo星xing的de氣qi候hou與yu現xian在zai截jie然ran不bu同tong，當dang時shi應ying該gai足zu夠gou溫wen暖nuan，大da氣qi層ceng的de厚hou度du足zu以yi保bao持chi水shui分fen
，很hen長chang的de一yi段duan時shi間jian內nei都dou有you河he水shui在zai地di表biao流liu淌tang。那na麼me
，火huo星xing上shang的de水shui和he大da氣qi去qu哪na了le，今jin天tian就jiu讓rang我wo們men來lai一yi探tan究jiu竟jing。

　　水的消失：深埋地表or逃出火星?

　　為了探測火星上與水和生命有關的信息
，至今人類已經發射了約50顆火星探測器。從這些探測器發回的圖片我們可以看到
，現在的火星表麵保留了河床

、三角洲
、峽穀以及湖盆等可能由地表水活動形成的地貌，說明火星在遠古史時期有大量地表水存在
，且其對火星地形的塑造起了重要作用。

　　火星的水去了哪裏呢?

　　關於火星表麵水的消失過程，科學界有兩種觀點，一是認為火星表麵的水以沉積岩的形式存在於火星地表以下;lingyizhongguandianrenwei

，youyuqueshaoquanqiuxingoujicichangdebaohu，qiangliedetaiyangfenghefushezhujianboduolehuoxingdedaqi，shuijingguozhengfahedianlibianchengdaidianlizi，yanzhehuoxingcilixiantaoyichuhuoxingdaqi。

　　“火星快車”(mars express)上搭載的“火星先進地下和電離層探測雷達係統”(MARSIS)對火星地表以下的開展精細探測，發現在火星南極高原的冰蓋下1.5km深處存在直徑為20km的湖泊，這項發現表明火星表層深處可能存在更多穩定的液態水，即火星擁有適合微生物等生命體生存的條件。

　　2011年，美國的“火星勘察軌道器”(mars reconnaissance orbiter, MRO)搭載的“高分辨率成像儀”(HiRISE)拍(pai)攝(she)到(dao)火(huo)星(xing)表(biao)麵(mian)或(huo)亞(ya)表(biao)層(ceng)存(cun)在(zai)季(ji)節(jie)性(xing)斜(xie)坡(po)紋(wen)線(xian)，經(jing)光(guang)譜(pu)分(fen)析(xi)，季(ji)節(jie)性(xing)斜(xie)坡(po)紋(wen)區(qu)域(yu)的(de)礦(kuang)物(wu)是(shi)溶(rong)於(yu)水(shui)後(hou)再(zai)沉(chen)澱(dian)富(fu)集(ji)而(er)成(cheng)
，這(zhe)個(ge)結(jie)果(guo)提(ti)供(gong)了(le)現(xian)今(jin)火(huo)星(xing)上(shang)存(cun)在(zai)液(ye)態(tai)水(shui)的(de)有(you)力(li)證(zheng)據(ju)。

　　2018年
，科學雜誌發表Dundas 等人的研究成果
，他們在對火星中緯度地區的八處斷崖地貌進行分析研究之後，發現火星中緯區域的地下1~2米至100多米存在大量的純淨水冰。

斷崖形態示例，aa'、bb'、cc'和dd'對應於右下的四幅高程剖麵圖

，表明斷崖位於塌陷和滑坡的高處(後緣)。右上是斷崖部分在HiRISE的色彩加強影像中顯示出的色調差異(圖源：參考文獻8)

　　被太陽風“偷走”的火星大氣層

　　前麵已經提到，科學界存在一種觀點：缺(que)少(shao)全(quan)球(qiu)性(xing)偶(ou)極(ji)磁(ci)場(chang)的(de)保(bao)護(hu)的(de)火(huo)星(xing)
，在(zai)強(qiang)烈(lie)的(de)太(tai)陽(yang)風(feng)和(he)輻(fu)射(she)下(xia)，它(ta)的(de)大(da)氣(qi)被(bei)逐(zhu)漸(jian)剝(bo)奪(duo)。已(yi)有(you)的(de)研(yan)究(jiu)也(ye)表(biao)明(ming)，火(huo)星(xing)的(de)大(da)氣(qi)層(ceng)不(bu)是(shi)原(yuan)生(sheng)大(da)氣(qi)層(ceng)
，而(er)是(shi)在(zai)火(huo)星(xing)演(yan)化(hua)過(guo)程(cheng)中(zhong)由(you)火(huo)星(xing)內(nei)部(bu)的(de)脫(tuo)氣(qi)過(guo)程(cheng)而(er)形(xing)成(cheng)的(de)次(ci)生(sheng)大(da)氣(qi)層(ceng)。很(hen)久(jiu)以(yi)前(qian)，火(huo)星(xing)被(bei)一(yi)層(ceng)厚(hou)厚(hou)的(de)大(da)氣(qi)層(ceng)籠(long)罩(zhao)。而(er)現(xian)在(zai)的(de)火(huo)星(xing)大(da)氣(qi)卻(que)變(bian)得(de)非(fei)常(chang)稀(xi)薄(bo)，科(ke)學(xue)家(jia)們(men)對(dui)此(ci)進(jin)行(xing)了(le)深(shen)入(ru)的(de)研(yan)究(jiu)。

　　2013年11月
，NASA發射了“火星大氣與揮發物演化任務”(MAVEN)探測器

，它的使命是調查火星大氣失蹤之謎，並尋找火星上早期擁有的水源及二氧化碳消失的原因。入軌一年後
，NASA披露了MAVEN火星探測器關於火星大氣層稀薄的兩大原因：

　　第一
，磁層作用影響大氣層：diqiujuyouneibingcichang
，taiyangfengyudiqiucicengxianghuzuoyongxingchengcicengding
，kezuzhitaiyangfengheyuzhoufusheshexiandejinru，fangzhidiqiudaqidetaoyi，chongdanglediqiude“保護傘”。但火星的磁場很弱，約為地球磁場強度的萬分之一，太陽風可以直接抵達火星，“襲擊”火星的大氣層
，NASA認為是太陽風“偷走”了火星的大氣層。

　　第二，引力束縛影響大氣層：引力的大小影響了分子的逃逸速度
，火星的逃逸速度約為5.03km/s，同時太陽風的帶電粒子撞擊大氣層中的分子，讓分子具有更高的速度，使大量氣體逃逸出火星大氣層。

MAVEN火星探測器(圖源：NASA)

　　目前火星的大氣層分為低層大氣和高層大氣
，由二氧化碳、氮氣、氬、氧氣、一氧化碳等組成，其中主要成分為二氧化碳

，體積比占95.32%，而氧氣隻占0.13%。火星大氣逃逸主要發生在三個區域：一是太陽風吹到火星背麵
，占大氣逃逸總量的75%;二是極區上空
，占大氣逃逸總量的約25%;三是繞火星的延展雲層，僅占大氣逃逸總量的很小部分。

塵暴(dust devil)(圖源：NASA)

　　火星磁場的消失，導致太陽風不光吹跑了火星的一些大氣
，部分水也跟著“丟了”。火星現在十分幹旱，火星風與塵暴頻繁，火星風的平均風速達4.3m/s,在地形交界處的風速可高達50m/s，且常常伴有強烈的塵暴
，這也加速火星大氣的劇烈運動和逃逸。

　　火星的探測還有必要嗎?

　　為了探測火星，我們人類“用心良苦”
，在已經得知火星水源稀缺、大氣稀薄的情況下

，繼續探索火星有什麼用呢?未來的火星探測又會有哪些亮點呢?

　　首shou先xian
，火huo星xing上shang的de水shui與yu大da氣qi的de演yan化hua是shi一yi個ge非fei常chang複fu雜za的de過guo程cheng，綜zong合he作zuo用yong因yin素su很hen多duo
，為wei了le解jie這zhe個ge過guo程cheng及ji特te征zheng，揭jie開kai火huo星xing的de神shen秘mi麵mian紗sha，還hai需xu對dui火huo星xing大da氣qi層ceng成cheng分fen進jin行xing更geng進jin一yi步bu的de探tan測ce和he研yan究jiu。

　　其(qi)次(ci)，火(huo)星(xing)上(shang)的(de)水(shui)冰(bing)忠(zhong)實(shi)記(ji)錄(lu)著(zhe)火(huo)星(xing)過(guo)去(qu)的(de)氣(qi)候(hou)和(he)地(di)質(zhi)曆(li)史(shi)，可(ke)以(yi)幫(bang)助(zhu)我(wo)們(men)深(shen)入(ru)理(li)解(jie)火(huo)星(xing)曆(li)史(shi)氣(qi)候(hou)變(bian)化(hua)，反(fan)演(yan)火(huo)星(xing)的(de)形(xing)成(cheng)與(yu)演(yan)化(hua)，追(zhui)溯(su)火(huo)星(xing)生(sheng)命(ming)存(cun)在(zai)的(de)痕(hen)跡(ji)。

　　另外
，水冰是可以作為將來登陸火星的宇航員和火星移民的補給來源，更可以和二氧化碳(火星大氣中的主要成分)jinxingfanying，chanshengkegongrenleihuxideyangqihekegongzuoweihuojiantuijinranliaodejiawan。zhibuguo，weiyidewentishi，jixiangzheluqihuodezugoudetaiyangnenggonggei，youxiangzheluqizheluzaiyigefuhanshuibing(緯度不太低)的地方，實在是挺難的!

　　自20世紀60年代以來，國際上已實施多次火星探測任務。尤其是在2015年NASA正zheng式shi宣xuan布bu確que認ren火huo星xing表biao麵mian存cun在zai季ji節jie性xing液ye態tai水shui以yi後hou
，尋xun找zhao火huo星xing生sheng命ming痕hen跡ji和he加jia深shen對dui火huo星xing地di質zhi演yan化hua和he環huan境jing宜yi居ju性xing的de認ren識shi，成cheng為wei人ren們men關guan注zhu且qie亟ji待dai解jie決jue的de重zhong要yao科ke學xue問wen題ti。

　　2020年是全球火星探測活動非常密集的年份
，美國的“毅力號”(Perseverance)火星車
，阿聯酋的“希望號”(Hope)軌道飛行器，和中國的“天問一號”首次火星探測任務都將飛往火星，去探究火星的水
、大(da)氣(qi)以(yi)及(ji)生(sheng)物(wu)宜(yi)居(ju)性(xing)的(de)問(wen)題(ti)。火(huo)星(xing)探(tan)測(ce)將(jiang)是(shi)中(zhong)國(guo)行(xing)星(xing)探(tan)測(ce)的(de)第(di)一(yi)步(bu)，是(shi)深(shen)空(kong)探(tan)測(ce)領(ling)域(yu)從(cong)月(yue)球(qiu)到(dao)行(xing)星(xing)的(de)發(fa)展(zhan)曆(li)程(cheng)中(zhong)承(cheng)前(qian)啟(qi)後(hou)的(de)關(guan)鍵(jian)環(huan)節(jie)
，也(ye)是(shi)未(wei)來(lai)邁(mai)向(xiang)更(geng)遠(yuan)深(shen)空(kong)的(de)必(bi)由(you)之(zhi)路(lu)。