随着人类社会的不断发展，我们对地球资源的开采力度逐渐增大，地外资源的开发和利用就必不可少。火星与地球一样处于太阳系中的宜居带内，作为距离地球最近的星球之一，由于其独特的地形地貌，以及与地球类似的某些物理特性，引起了人类对火星探测的浓厚兴趣，火星多年来也一直被科学家们视为人类移民的首选星球。要想了解人类在火星上是否可以生存，就要了解火星的环境，而其中，水和大气是最为重要的两大要素。

大约在40亿年前，地球的近邻，红色星球——火星，曾经历了温暖湿润的时期，那时，火星有较厚的大气层，地面也有河水流淌，一些科学家认为，这种环境使得早期火星成为非常特别的星球——它曾是一颗有机会孕育出生命的行星。

行星大小是关键?

报道指出，研究者至少从1971年起就知道火星上曾有自由流动的水。1971年，“水手9号”火星探测器拍摄到火星表面干涸的河床的照片。后来的一些探测任务发现了更多干涸的湖床与河流盆地。

事实上，美国加州理工学院的科学家估计，大约40亿年前，火星上的水足以覆盖整个火星，并形成深达1500米的海洋。

现在，火星上的水似乎只是以冰的形式存在于高海拔地区。这一事实提出了这样一个问题：火星上的液态水为什么消失了?

王和华盛顿大学研究团队测量了20颗得到证实的火星陨石中的钾同位素。对于像水一样容易蒸发的化合物，钾是一种很好的度量工具。

该团队曾使用同样的方法来研究月球的形成。他们发现，同月球和灶神星等较小天体相比，火星黏附其挥发物的时间要长得多。

王说：“要保存足够多的水从而实现宜居性和板块构造活动，岩态行星的大小可能存在一个界限，其质量要大于火星质量。”

这表明，行星或其他天体越大，其保留包括水这样的生命之关键元素在内的挥发物的时间可能就越长。

这并非行星科学家提出的解释为什么火星(尽管身处太阳系的宜居带)有着干燥表面的首个理论。宜居带指恒星周边的一个区域，这里既不太热也不太冷，因此水能够以液体形式存在。

其他的理论解释

报道称，解释有关现象的最著名理论之一认为，火星曾有着较强的磁场。当这个磁场因火星核心变冷而减弱时，火星大气被来自太阳的强烈辐射剥离。

该理论说，火星大气层急剧变薄造成了低气压，导致水的蒸发。这一理论认为，水蒸气在接下来的数十亿年时间里泄漏到了太空中。

其他理论认为，火星与太阳之间不断变化的距离可能改变了火星的气候，导致水蒸发并上升到火星大气层，然后从火星大气层消散到太空中。

还有理论提出，尘暴是导致火星液态水耗尽的原因之一。

美国科罗拉多大学博尔德分校大气与空间物理实验室的研究人员在2021年8月发表于英国《自然·天文学》杂志的一篇论文中说，火星上的地区性尘暴会使水向太空流失的速度提高到正常速度的10倍。

该研究团队认为，火星每年夏天发生的尘暴会导致高海拔地区的水无法结冰。这样一来，那些水分子就容易受到来自太阳的红外辐射，而红外辐射会把它们分解成氢原子和氧原子。

因为氢是最轻的元素，它很容易从大气层的上部流失到太空中，从而阻止水分子重新形成。

可能封存在地下

最近出现的对火星表面缺少液态水的一种解释认为，火星根本没有失去液态水。相反，火星上的液态水被封存在火星地表以下，被封锁在岩石中。

在今年早些时候发表于美国《科学》周刊的一篇论文中，加州理工学院的研究人员说，虽然火星上的水显然一直在向太空流失，但大部分液态水可能被封存在地下深处。

该论文的第一作者伊娃·舍勒说：“从大气层逃逸的理论不能充分解释我们掌握的火星实际上曾经存在过多少水的数据。”

报道称，其所在团队认为，火星表面的液态水跟黏土岩和其他含水矿物质发生了混合。地球上也会发生这种情况，但由于地球的地壳构造活动很活跃，这些含水土层在进入地幔时被摧毁，从而将水回收到地表。

火星的地壳构造活动不如地球活跃，这意味着，这些水仍然被封锁在火星地下的黏土和矿物质中。当“毅力”号火星探测器收集的火星岩石和矿物样本返回地球时，加州理工学院团队将对这些样本进行考察以证实这一理论。

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