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随着人类社会的不断发展,对地球资源的开发逐渐增多,海洋资源的开发和利用是必不可少的。火星和地球一样,位于太阳系的宜居地带。火星作为离地球最近的行星之一,由于其独特的地形和相似的物理特性,已经引起了人们对火星探索的极大兴趣。多年来,火星一直被科学家视为人类迁徙的首选行星。要了解人类能否在火星上生存,就必须了解火星环境,其中水和大气是最重要的两个元素。

地球和火星"资料来源 美国航天局

但今天,我们观察到火星非常干燥,而且长期潮湿,只留下火山、无边无际的沙漠和深而干的裂缝。液态水不可能稳定地存在于火星表面,主要是因为火星的大气层太冷,太薄,无法维持水。然而,火星表面干涸的河床和只有液态水才能形成的矿物等证据表明,古火星的气候与现在的气候大不相同,当气候变暖时,大气的厚度就足以保持水分,河流在地表流动了很长一段时间。那么,火星上的水和大气在哪里呢,让我们今天来看看它。

水的消失 深表面还是从火星逃脱?

为了探索火星上的水和生命信息,人类迄今已经发射了大约50个火星探测器。从这些探测器发回的照片中,我们可以看到,火星表面现在保留着由河床、三角洲、峡谷和湖盆等地表水活动形成的地貌,这表明火星在古代历史上拥有大量的地表水,在塑造火星地形方面发挥了重要作用。

火星的水到哪里去了?

关于火星表面水的消失过程,科学界有两种看法,一种是火星表面的水以沉积岩的形式存在于火星表面之下 二是由于缺乏全球偶极磁场保护,强烈的太阳风和辐射逐渐剥夺了火星大气层,水蒸发并电离成带电粒子,沿着火星磁力线从火星大气中逸出。

2016年HiRISE,由美国火星勘测轨道器火星侦察轨道器,MRO携带的"高分辨率成像仪"拍摄了火星表面或地下的季节性斜坡线。经光谱分析后,季节性斜坡区的矿物被溶解在水中,然后沉淀和富集,这一结果有力地证明了今天火星上存在液态水。

2018年,"科学"杂志发表了Dundas等人的研究结果,他们分析和研究了火星中纬度的八个悬崖地貌,发现火星中纬度地下1米至100米处有大量的纯水冰。

火星大气层被太阳风"偷走

如前所述,科学界有一种观点认为,缺乏全球偶极磁场保护的火星,在强烈的太阳风和辐射下逐渐失去大气层。以前的研究还表明,火星的大气不是主要大气,而是火星内部在火星演化过程中脱气过程形成的次级大气。很久以前,火星被笼罩在厚厚的大气层中。现在火星大气变得非常稀薄,科学家们对其进行了深入的研究。

首先,磁层影响大气 地球有一个固有的磁场,太阳风和地球磁层之间的相互作用形成磁层顶,它可以阻止太阳风和宇宙射线的进入,防止地球大气层的逃逸,并充当地球的"保护伞"。但是火星的磁场非常微弱,大约是地球磁场强度的110000。太阳风可以直接到达火星并"攻击"火星的大气。NASA认为太阳风"偷走了"火星的大气层。

第二,引力束缚影响大气 重力的大小影响分子的逃逸速度,火星的逃逸速度约为5.03公里,太阳风的带电粒子撞击大气中的分子,使分子具有更高的速度,允许大量气体从火星大气中逸出。

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