火星大部分水究竟消失在哪兒了？

曾經海洋遍佈、河流環繞的火星，絕不是如今這副貧瘠的荒地模樣。

但就像在炎熱的日子裡，你杯子裡的水會蒸發掉一樣，火星的液態資產似乎在過去的 30 億年中的某個時刻消失無蹤了。

科學家已經確定了火星水的兩種可能出路。其一，它或許會滲入地下並永遠被凍結。其二，它或許會分解成原子並彈進浩瀚的太空。儘管第一種情況聽起來很有趣，但讓我們關注後者。

波士頓大學空間物理中心的約翰·克拉克（John Clarke）和他的團隊解釋道，要了解火星上水的命運，就得追蹤那些逃逸的原子。

通過測量當下的逃逸率以及逃入太空的氫原子的數量，他們就能追溯這顆行星上水的歷史。

火星大氣中的水分子基本上被陽光分解爲兩種類型的原子：氫和氘，或“重氫”。

氘是一種比普通氫原子多了一箇中子的氫原子，這使其質量翻倍，並且使其下沉，導致其更難逃逸到太空中。

隨着時間的流逝，由於更多的普通氫逃逸，而氘滯後，火星大氣中氘與氫的比例隨之增加。這種持續增長的比例對於科學家而言，就像是一張藏寶圖，引領他們回溯到火星充滿水的那個時期。

儘管MAVEN（火星大氣與揮發物演化）航天器的數據對於這項研究極爲重要，但其也存在侷限性。貌似就算是太空望遠鏡也有看不到的地方。

在漫長的火星冬季，當火星遠離太陽的時候，MAVEN 很難探測到氘的排放情況。

所以，哈勃太空望遠鏡參與進來填補了空缺，完成了一個時長爲三個火星年的週期（一個火星年相當於 687 個地球日）的圖像繪製。哈勃早在 2014 年 MAVEN 抵達火星之前，就提供了能追溯到 1991 年的額外數據，爲這項研究立下了汗馬功勞。

在我們快節奏的世界裡，火星也在經歷着它的變化。火星的大氣層並非科學家曾經認爲的那種靜態實體。它並非只是原子緩慢、輕鬆地向上擴散直至達到逃逸高度，而是一個更爲激烈的過程。

火星因靠近太陽，致使水分子在大氣層中快速移動，並在更高的高度釋放原子。

科學家發現這種轉變極爲迅速，甚至需要額外的能量來解釋這些變化，從而描繪出了一幅火星大氣層更爲動態的畫面。

在探討火星的失水問題時，不能不考慮太陽風所帶來的影響。

與受到磁場保護的地球不同，火星缺少全球磁場護盾，這使得太陽風能夠直接與它的大氣層相互作用。

最近的研究表明，太陽風一直以來都是個持久的“偷水賊”，它提供了將較輕原子從其大氣鍵中釋放出來所需的能量，從而使水分子歷經漫長歲月的流失情況加劇，進一步減少了這顆行星曾經豐富的液態儲庫。

隨着科學家們更深入地研究火星失水之謎，同位素分析成爲他們武器庫中的一個強大工具。

通過檢查氫同位素的比例，即普通氫與氘的比例，研究人員可以深入瞭解曾經在這顆行星上循環的液態水的歷史和數量。同位素特徵作爲有價值的標記，爲水豐富時期的環境條件提供了線索。

這種分析方法不僅有助於更詳盡地描繪火星的水文歷史，還爲與地球進行比較開闢了途徑，使科學家能夠加深對控制水保留和流失的行星過程的理解。

隨着我們繼續探索這些方法，我們離解開這個神秘鄰居的謎團又近了一步。

解開火星上水的歷史謎團這一任務超出了我們太陽系的範疇。它爲理解宇宙中其他地方地球大小的行星的演化提供了寶貴的信息。

隨着天文學家發現越來越多這類遙遠的行星，火星、金星和地球成爲了解它們狀況的模型。

這項研究發表在由美國科學促進會出版的最新一期《科學進展》上。