終於找到了！把原本生機勃勃的火星變成一片荒涼，罪魁禍首就是它

無論是出於對地外生命的幻想，還是為了更好地了解我們的鄰居，火星總是匯聚著大量科學家和普通民眾的目光。與地球相比，這顆行星的大氣層顯得過於稀薄。火星大氣的96%都是二氧化碳，它的密度甚至不及地球大氣的1%。如此薄弱的保護層，營造出火星乾燥、嚴寒的環境，也杜絕了液態水大量存在的可能性。

然而，隨著一顆顆探索火星的探測器陸續升空、大量火星表面的照片及採樣數據返回實驗室，我們逐漸發現，火星的氣候環境在46億年的演化歷程中發生過翻天覆地的變化。有明確證據表明，早期火星曾是一顆有著廣闊海洋的溫潤星球。伴隨這一結論而來的，是一系列關於火星的疑團。為什麼大量液態水可以存在於如此嚴苛的環境中？難道說，火星也曾擁有濃密大氣層的保護？如果這樣，火星的大氣層又是怎樣消失的？

代替我們拜訪火星、尋找火星大氣演化線索的，是美國航空航天局的火星大氣與揮發物演化任務（MAVEN）探測器。2013年11月，MAVEN探測器在從佛羅里達州升空。經過近一年的旅程，MAVEN進入火星軌道，在對火星高層大氣的探測過程中，逐步揭開了火星大氣的演化史。

研究人員發現，火星大氣正以兩種主要的途徑向太空逃逸。當太陽發出的等離子體帶電粒子流（即太陽風）吹向火星大氣，太陽風中的帶電粒子可能與大氣中的分子發生碰撞。碰撞的結果是，氣體分子丟失電子，成為帶正電荷的離子。這時，太陽風帶來的電場使離子加速，逃離火星大氣。該過程稱作離子逃逸，對於MAVEN，這也是最容易定量統計的逃逸機制。

顯然，大氣逃逸速率都取決於一個條件——太陽風的強度。當太陽風暴出現時，火星大氣消失得更快。現階段，太陽風暴出現的頻率並不高，但在太陽系早期階段，情況就大不相同了。早期太陽活動更加劇烈，太陽風暴的頻率和強度都遠高於現在。因此，一個合理的推測應運而生：在生命初期，火星很可能也是一顆由濃密大氣包裹的溫暖行星，但由於早期太陽風暴更強，而火星較弱的磁場也不足以對大氣層構成有效保護，最終海洋與濃厚的大氣層一同從這顆星球上消失了。

火星的氣候環境過去46億年里，發生過翻天覆地的變化。

同位素證據

經過MAVEN的初步探測，科學家對火星早期的大氣層作出了一個看上去合理的推測，但仍然缺乏確鑿證據。在《科學》（Science）的一篇論文中，通過從MAVEN獲取的氬同位素數據，論文作者Jakosky團隊最終定量證明了火星演化過程中大氣層的變化。

在這項研究中，早期火星大氣的去處得到了證實。此前，一些人認為，曾經濃厚的大氣二氧化碳層並沒有離開火星，而是大量儲存在淺層的碳酸鹽岩層或是極地的冰蓋中。在論文中，Jakosky對這一觀點予以反駁。根據MAVEN獲取的一系列數據，與逃逸至太空的二氧化碳相比，埋藏在岩石中的二氧化碳只佔了一小部分，而冰蓋中的二氧化碳含量更是微乎其微。

因此，在過去40多億年間，火星經歷了一段不可逆的氣候變化：當構建大氣層的溫室氣體二氧化碳消逝在深邃的宇宙中，火星就再也不可能依靠自身的演變，恢復這一段溫暖濕潤的時期。

所以，相比於期待移民火星，或許我們更應該珍惜我們頭頂的大氣層，以及它帶來的宜居世界。

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