火星是如何失去大氣層，成為寒冷乾燥的世界？

首先你來回答個問題，假如地球沒磁場會怎麼樣？大氣對一顆行星來說是很重要的、對於孕育生命也尤其重要、例如金星大氣那是非常恐怖、火星大氣稀薄、月球則沒有、地球感覺就是剛剛好、大氣濃度和成分決定了其表面溫度、維持平均氣溫、所以相比之下地球是多美的完美的世界啊

自從4號水手飛越火星以來，科學家們就已經了解到這顆紅色星球是一個寒冷乾燥的世界。但是現在他們知道為什麼了，NASA收集的數據的MAVEN飛船送到火星監測它的大氣層，科學家分析得出太陽風已剝離了火星大部分的二氧化碳和氧氣。

藝術家繪製的太陽風暴對火星和從地球大氣中剝離離子的概念圖。圖片：NASA/GSFC

雖然火星大氣目前以每秒鐘約100克的速度損失，相當於麥當勞四分之一，火星便在數十億年前失去了大部分曾經濃厚的大氣。火星曾經有一個強大的磁場，像地球一樣由其內部熱發電機效應產生。但因其內核逐漸冷卻，在42億年前的一段時間火星失去了它的磁場，在接下來的幾億年里太陽的強大的太陽風粒子剝離火星大氣層的速度提升100倍到1000倍。

當時火星已經失去了相當於今天地球的大氣，其表面壓力約1000毫巴（1毫巴(mbar)=100帕斯卡(Pa)）在相對較短的時間內，火星的湖泊和河流將會被凍結和蒸發，其地質證據今天仍然存在。對任何可能存在的生命的影響幾乎肯定會是災難性的。數十億年後的今天，乾燥，紅色的世界表面壓力只有約6毫巴。

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火星全景動圖、圖片：NASA

在 2014九月Maven飛船進入火星軌道，行星科學家們有不同的理論，火星失去的大氣，太陽風是一個最有可能的原因。也有一些其他理論，也許大部分二氧化碳和氧氣被火星岩石困住了，或者被小行星和彗星撞擊到了太空。

然而，新的數據，在多軌道，Maven蘸了火星上層大氣的收集，清楚地表明太陽風。從太陽流出的主要是質子和電子流，太陽風產生一個電場，加速火星上層大氣中的離子逃逸速度。

然而在MAVEN飛船進入和離開火星上層大氣層的許多軌道上收集的新數據清楚地表明是太陽風。來自太陽的主要是質子和電子的流產生電場，加速了火星上部大氣中的離子到逃逸速度。

沒有像地球這樣強大的磁場，火星被暴露在太陽風暴之下。圖片：NASA

除了「正常」的太陽風之外，太陽風暴也是很有影響的，這導致了更加巨大的損失時的氣體粒子的逃逸率增加10到20倍。科羅拉多大學的MAVEN科學家Dave Brain在新聞發布會上說：這太令人興奮了，因為太陽風暴在太陽系歷史上更加普遍和激烈。這意味著正如火星在40億年前失去磁場一樣，其無保護的氣體將暴露於比今天發生的更強烈和頻繁的太陽風暴之中。

新的發現對美國航空航天局將人類送往火星的努力影響不大。在目前的火星計劃迭代之下，美國航天局打算在大氣中收穫二氧化碳作為潛在產生火箭燃料和氧氣的資源。但是不用急。由於火星的氣氛可能很薄，科學家估計，目前的這個損失速度，在約20億年內火星將不會完全失大氣，

然而發現太陽風剝離的證據，火星稀薄的氣體對於火星登錄計劃來說並不好。但有一些希望，古老的火星大氣層的大部分可能被鎖在其表面以下。理論上如果釋放出來，從岩石釋放的二氧化碳可移會增加火星的大氣濃度。此外如果沒有強磁場保護，火星大氣依然是一個不容樂觀的問題。

圖片：wallpaperlist.com

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編譯：中子星，審校：博科園

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