火星大部分水究竟消失在哪儿了？

曾经海洋遍布、河流环绕的火星，绝不是如今这副贫瘠的荒地模样。

但就像在炎热的日子里，你杯子里的水会蒸发掉一样，火星的液态资产似乎在过去的 30 亿年中的某个时刻消失无踪了。

科学家已经确定了火星水的两种可能出路。其一，它或许会渗入地下并永远被冻结。其二，它或许会分解成原子并弹进浩瀚的太空。尽管第一种情况听起来很有趣，但让我们关注后者。

波士顿大学空间物理中心的约翰·克拉克（John Clarke）和他的团队解释道，要了解火星上水的命运，就得追踪那些逃逸的原子。

通过测量当下的逃逸率以及逃入太空的氢原子的数量，他们就能追溯这颗行星上水的历史。

火星大气中的水分子基本上被阳光分解为两种类型的原子：氢和氘，或“重氢”。

氘是一种比普通氢原子多了一个中子的氢原子，这使其质量翻倍，并且使其下沉，导致其更难逃逸到太空中。

随着时间的流逝，由于更多的普通氢逃逸，而氘滞后，火星大气中氘与氢的比例随之增加。这种持续增长的比例对于科学家而言，就像是一张藏宝图，引领他们回溯到火星充满水的那个时期。

尽管MAVEN（火星大气与挥发物演化）航天器的数据对于这项研究极为重要，但其也存在局限性。貌似就算是太空望远镜也有看不到的地方。

在漫长的火星冬季，当火星远离太阳的时候，MAVEN 很难探测到氘的排放情况。

所以，哈勃太空望远镜参与进来填补了空缺，完成了一个时长为三个火星年的周期（一个火星年相当于 687 个地球日）的图像绘制。哈勃早在 2014 年 MAVEN 抵达火星之前，就提供了能追溯到 1991 年的额外数据，为这项研究立下了汗马功劳。

在我们快节奏的世界里，火星也在经历着它的变化。火星的大气层并非科学家曾经认为的那种静态实体。它并非只是原子缓慢、轻松地向上扩散直至达到逃逸高度，而是一个更为激烈的过程。

火星因靠近太阳，致使水分子在大气层中快速移动，并在更高的高度释放原子。

科学家发现这种转变极为迅速，甚至需要额外的能量来解释这些变化，从而描绘出了一幅火星大气层更为动态的画面。

在探讨火星的失水问题时，不能不考虑太阳风所带来的影响。

与受到磁场保护的地球不同，火星缺少全球磁场护盾，这使得太阳风能够直接与它的大气层相互作用。

最近的研究表明，太阳风一直以来都是个持久的“偷水贼”，它提供了将较轻原子从其大气键中释放出来所需的能量，从而使水分子历经漫长岁月的流失情况加剧，进一步减少了这颗行星曾经丰富的液态储库。

随着科学家们更深入地研究火星失水之谜，同位素分析成为他们武器库中的一个强大工具。

通过检查氢同位素的比例，即普通氢与氘的比例，研究人员可以深入了解曾经在这颗行星上循环的液态水的历史和数量。同位素特征作为有价值的标记，为水丰富时期的环境条件提供了线索。

这种分析方法不仅有助于更详尽地描绘火星的水文历史，还为与地球进行比较开辟了途径，使科学家能够加深对控制水保留和流失的行星过程的理解。

随着我们继续探索这些方法，我们离解开这个神秘邻居的谜团又近了一步。

解开火星上水的历史谜团这一任务超出了我们太阳系的范畴。它为理解宇宙中其他地方地球大小的行星的演化提供了宝贵的信息。

随着天文学家发现越来越多这类遥远的行星，火星、金星和地球成为了解它们状况的模型。

这项研究发表在由美国科学促进会出版的最新一期《科学进展》上。