原標題：被拐走的大氣 火星大氣都被太陽吹走了！
大約40億年前，火星是溫暖的。在一層厚厚大氣的覆蓋下，水在火星表面上匯聚成江河湖海。然而，接下來，某種大災難就發(fā)生了。起到保溫作用的火星大氣層幾乎消失殆盡。這顆紅色行星被暴露在殘酷的太空環(huán)境中，變成了今天這樣一片干旱而又嚴寒的廢土。
直到不久前，失蹤的火星大氣還困擾著科學家——到底它是失散在了太空里，還是被火星的地殼給吸收了？如今，NASA的MAVEN探測器發(fā)回的新數(shù)據(jù)，給這個問題下了一個定論。布魯斯·揚可夫斯基（Bruce Jakowski）和MAVEN研究團隊的其他科學家通過計算發(fā)現(xiàn)，火星的絕大多數(shù)大氣都是被太陽風吹散的。
如今，火星寒冷而干燥，大氣極為稀薄，而在40億年前，火星曾經(jīng)溫暖而潮濕，有著厚厚的大氣。來自MAVEN火星探測器的數(shù)據(jù)，揭開了大部分火星大氣消失的過程。圖片來源：NASA's Goddard Space Flight Center
此前科學家就已經(jīng)知道，即使是在今天，火星也仍有一部分大氣會失散在太空里，但這些新發(fā)現(xiàn)給這一過程在火星整個演化歷史上所起作用的重要性，首次給出了一個定量分析。
“我們的結(jié)論是，火星的絕大部分大氣都已經(jīng)失散在了太空里，而非被這顆行星鎖定在了地殼里。”揚可夫斯基說，“就算不是主要原因，這也是大氣丟失的一個主要過程。”
MAVEN探測器對氬氣這種惰性氣體的測量，是解開這個謎題的關(guān)鍵。
拐走大氣
太陽在持續(xù)不斷地向外發(fā)出帶電粒子流，稱為太陽風。當這些帶電粒子撞到大氣里的氣體分子時，它們就能剝離某些分子的電子，把分子轉(zhuǎn)變成帶電荷的離子。太陽風很容易拐帶這些新產(chǎn)生出來的帶有電荷的離子，把它們拖入太空�；蛘�，這些新產(chǎn)生的離子會撞上其他分子，就像臺球比賽里的奮力一擊，把其他分子撞得四散奔逃。揚可人斯基說，“其中一些就被撞到太空里去了。”
他和他的團隊知道，太陽風會優(yōu)先抓取和清除較輕的分子，因為較輕的分子更有可能飄浮在大氣高層，直面太陽風的轟擊。這些研究者比較了氬-36和氬-38這兩種同位素在不同高度的火星大氣中的濃度，從而弄清了較輕的氬-36在歷史上被剝離掉了多少。
然后，他們利用這一數(shù)據(jù)建立了太陽風對火星大氣中其他類型的分子產(chǎn)生作用的模型。他們的計算表明，大約66%的火氣大氣在過去40億年間失散到了太空里。
碳更復雜
下一步，MAVEN團隊希望能夠仔細研究火星大氣中的其他同位素如何隨時間發(fā)生變化。特別感興趣的是碳，因為二氧化碳是溫室氣體，而且碳跟氧和氫一起，構(gòu)成了我們已知生命形態(tài)的關(guān)鍵組分。揚可夫斯基說，研究團隊之所以選擇先研究氬，是因為它最容易研究。
揚可夫斯基說，“碳非常復雜，因為有太多的東西可以影響它。”碳在火星大氣中的濃度取決于季節(jié)，因為二氧化碳在冬季會凍成干冰形成極冠，在比較暖和的季節(jié)里又升華成為氣體。碳還會發(fā)生化學反應形成諸多分子。“氬就簡單太多了，因為一旦進入大氣，它跟誰都不反應，只會待在那里。”
揚可夫斯基說，火星大氣消失之謎目前只算是破解了大部分。盡管大部分大氣失散在了太空里，在大氣消失的過程中，地殼的吸收和其他過程或許仍然起到了一定的作用。
隨著大部分大氣失散到太空，火星逐漸變得干涸。圖片來源：The Lunar and Planetary Institute NASA's MAVEN mission
可惜的是，對于某些人，比如伊隆·馬斯克來說，這些發(fā)現(xiàn)可能會讓他們想做的事情變得更加困難。馬斯克曾經(jīng)提出，在火星兩極的極冠上空持續(xù)不斷地引爆氫彈，從而將冰封在那里的二氧化碳和其他溫室氣體釋放到大氣中，把火星改造得更加溫暖，更類似于地球。
如果碳只是被鎖在極冠和火星巖石中耐心地等著人類去釋放它們，把火星改造成地球可能會容易得多。不過現(xiàn)在看來，火星上的碳大部分已經(jīng)不在了。按照揚可夫斯基的說法，剩下的碳不足以形成一個厚到能夠讓人類感覺到舒適的大氣。
“如果二氧化碳已經(jīng)失散在了太空里，在這顆行星上它就不復存在了，不可能再調(diào)動出來輸送回大氣里了。”揚可夫斯基表示，“我們的意思是說，使用火星上現(xiàn)在的成分，不可能把火星改造成地球。”
不過，對伊隆·馬斯克們來說，倒也不必感到絕望。我們總有辦法帶去自己的碳。天知道，我們已經(jīng)在地球上排放了多少碳到大氣里。
