美媒：火星表面的水为何会消失？

-软萠槑

据美国《新闻周刊》网站9月22日报道，一项研究显示，火星可能因为体型小而失去了它的液态水。

报道称，美国华盛顿大学的研究人员说，火星失去液态水，并且看起来跟地球这颗“蓝色星球”如此不同——尽管它离地球很近，这其中的关键原因可能在于它的大小。

发表于美国《国家科学院学报》的一篇论文详细阐述了有关理论。同科学家提出的其他一些理论一样，该理论解释了火星表面不再有液态水流动的原因。

华盛顿大学地球与行星科学专业的副教授、该研究的作者之一王昆（音）说：“火星的命运从一开始就决定了。”

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？

据美国《新闻周刊》网站9月22日报道，一项研究显示，火星可能因为体型小而失去了它的液态水。

报道称，美国华盛顿大学的研究人员说，火星失去液态水，并且看起来跟地球这颗“蓝色星球”如此不同——尽管它离地球很近，这其中的关键原因可能在于它的大小。

发表于美国《国家科学院学报》的一篇论文详细阐述了有关理论。同科学家提出的其他一些理论一样，该理论解释了火星表面不再有液态水流动的原因。

华盛顿大学地球与行星科学专业的副教授、该研究的作者之一王昆（音）说：“火星的命运从一开始就决定了。”

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。

有助搜寻外星人

报道称，如果华盛顿大学团队和王昆提出的火星因体积较小而失去水的理论是正确的，那么该理论将具有重大意义。

这一发现可能有助于天文学家和行星科学家更好地了解哪些行星可能保留液态水，从而可能成为我们在宇宙其他地方寻找生命的最佳目标。

随着詹姆斯·韦伯太空望远镜（JWST）的发射，科学家将在今年晚些时候加紧对系外行星的大气进行研究。JWST将在这些大气层中寻找水和其他化合物的迹象，包括有机化合物，它们可能提示系外行星上存在生命。

行星规模和液态水之间的关系，可以帮助JWST的操作者判断应该瞄准哪些系外行星，从而增大探测到生命的机会。

王说：“基于大小和质量，我们现在能知道一颗系外行星是否可能存在生命，因为保留挥发物的最直接决定因素就是行星的大小。系外行星的大小是最容易确定的参数之一。”

2021年3月5日，美国国家航空航天局公布了新一批“毅力”号火星探测器发回的图像。图为“毅力”号拍摄的火星表面。（图片来源：视觉中国）

来源：http://www.cankaoxiaoxi.com/science/20210927/2455131.shtml
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