说到火星，我们并不陌生。随着人类技术的发展，火星的神秘面纱逐渐被我们揭开。火星探测器成功着陆火星，使人类对火星有了更深入的了解。火星大气层薄，二氧化碳占主导地位，有一定的大气质量和压力。令人困惑的是，为什么火星水很少？

目前，火星北极发现了几公里厚的冰层。在每年最冷的时期，火星北极都会出现季节性霜冻结构，大气中的水以蒸汽和冰的形式存在。然而，与地球相比，火星的大气非常干燥，水含量低于地球的1%。地球降水会在地面上形成几厘米深的水层，而火星降水只会在表面形成不到 1 毫米的水膜。

近年来，随着科学家对火星的深入探索和分析，人们对火星水有了深刻的了解，但为什么我们发现火星水资源仍然很少呢？

水从火星大气中逸出

证据表明，火星在古代并不像现在观察到的那样寒冷和干旱。科学家推测，在遥远的过去——大约40 亿年前，火星表面有水。当时，液体水以大溪流的形式流动，并以池塘或湖泊的形式停滞，就像 " 毅力号 " 探测车探索杰泽罗陨坑，寻找历史生命痕迹。

为了使液体水在火星表面循环并停留足够长时间，其气候特征必然与我们目前看到的火星气候完全不同。火星、地球和金星很可能是由相同的基本物质逐渐积累起来的，这意味着这些行星在形成早期必须有非常相似的特征。然而，它们现在有很大的不同。地球和金星有密集的大气层。由于火星体积小，重力低，大部分大气层已经丧失。

正是这种 " 气体向太空流失 " 的理论有助于解释火星大气层的脆弱性。火星大气中的水分流失发生在距离地球 200 公里的高空大气中。在那里，大气分子被分解成原子。像氢这样最轻的分子可以脱离火星的弱引力。火星外层（大气层顶部）暴露在太阳风的高能粒子辐射中，相当于火星大气层的数百倍质量逃离外太空。

光解对火星大气水的逃逸起着重要作用

近日，欧洲航天局微量气体轨道飞机（TGO）在《自然天文学杂志》上发表的任务最新数据揭示了水流失到太空的微妙机制。

火星水资源有一种非常特殊的化学成分，水有不同的 " 同位素 "，例如：半重水 HDO 中，一个氢原子可以被一个锶原子使用（D）另一方面，锶原子的重量是氢的两倍，因为除了质子之外，它的原子核中还有一种叫做中子的粒子。早在上世纪80年代， 80年代的测量数据就显示，火星水的相对浓度是地球 的6倍。科学家们认为这是火星水失去氢的结果。当氢失去时，较重的同位素结合形成半重水。

根据科学推断，火星早期的含水量是今天的 6 倍，相当于覆盖地球表面约100 米厚的液体层。这表明半重水的比例对于洞察火星早期的含水量，并澄清火星在古代有一个温暖和潮湿的气候是非常重要的，这是适合生存的先决条件。

微量气体轨道飞机的测量结果告诉我们，火星低层水气中的水和半重水是如何到达高层大气并分解成原子的，然后最终逃离太空的，特别是它将揭示更多关于氢和锶进入外层的中间过程。

在过去的 20年里，有两种理论认为氢和锶到达外层的比例不同于它们在低空气中的水分子。然而，这一过程的中间环节是凝结（水蒸气变成液体水），形成火星水冰层和光解作用。在紫外线的作用下，光解作用分解水分子，释放氢或锶原子。

最近的最新研究表明，冷凝过程实际上对外部逃逸层中起着次要作用。基于微量气体轨道飞机的大气化学分析仪器和水和半重水的同步测量可以揭示火星氢和原子的来源。考虑到火星的海拔和季节特征，冷凝不会干扰光解，这一点非常重要。

结果表明，光解在逃离火星大气中起着主要作用。光解的主要环节是产生大部分原子，并决定从火星上层大气中逃离氢原子的同位素分离。

对水流失到外太空过程的最新理解是探索火星表面水循环历史的重要里程碑。只有微量气体轨道飞机才能揭示水和半重水的浓度，但美国宇航局的人造卫星 MAVEN 能观察和描述外逸层中的氢和锶。

最新的研究为科学家们带来了一个新的探索方向，帮助科学家们描述了火星水资源的完整演变路径——从低层大气到高层大气，再到外部空间。只有详细了解这条路径，科学家们才能充分了解几十亿年前火星水资源的历史发展，并确认火星在早期是否适合生活。

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