火星古代海洋的暴力终结
几千年来，火星一直是寒冷、干旱的沙漠，与科学家认为的温暖、潮湿的世界形成鲜明对比。这颗红色星球是如何失去广阔海洋的问题长期以来一直困扰着研究人员。虽然太阳风和逐渐的大气逃逸是主要嫌疑人，但新的突破性研究表明了一个更引人注目的罪魁祸首：强大且令人惊讶地常见的火星沙尘暴。
由亚利桑那州图森行星科学研究所的 Elara Vance 博士领导的科学家们于 10 月在科学进展上发表了研究结果2023 年 2 月 24 日，揭示即使是局部沙尘暴也会将大量水蒸气抛入火星大气层。一旦到达那里，暴露在太阳的强烈辐射下，这些水分子就会分解，氢原子逃逸到太空中。这种机制为火星的干燥提供了一个令人惊叹的新视角，表明它的水状过去不仅没有消失，而且还被积极地喷射到宇宙中。
揭开大气逃逸路线
研究小组分析了来自美国宇航局火星大气和挥发性演化（MAVEN）任务以及欧洲航天局痕量气体轨道飞行器（TGO）（ExoMars计划的一部分）的大量数据。他们的重点是在火星几年的全球和区域尘埃事件中进行的大气观测。
令万斯博士和她的同事们震惊的是这些风暴将水分子提升到前所未有的高度的效率。通常，由于地球寒冷的气温和大气环流，水蒸气主要局限于 60 公里（约 37 英里）以下的低层大气。然而，在沙尘暴期间，检测到水的高度超过 80 公里（50 英里），在某些情况下，甚至达到地表以上 100 公里（62 英里）。
Dr.东京大学的合著者 Hiroshi Sato 解释了这次上升的关键后果：“在这些极端的高度，具有保护作用的低层大气急剧变薄，使水分子容易受到来自太阳的强烈紫外线 (UV) 辐射的影响。这个过程被称为光解作用，将水 (H2O) 分解成氢和氧原子。较轻的氢原子具有较高的热速度，可以达到逃逸速度并渗入星际空间。
比想象的更频繁：局部风暴的作用
这一发现的真正启示性方面是，这种现象并不局限于偶尔吞没火星的罕见的、包围行星的沙尘暴。人们发现，即使是相对较小、更局部的沙尘暴（发生频率要高得多），也能非常有效地向上输送水蒸气。
万斯博士表示：“我们一直都知道大型沙尘暴起了一定作用，但这些更常见的区域性事件的影响却被大大低估了。” “这意味着火星由于大气逃逸而导致的水流失率可能比我们之前的模型所建议的要高得多，而且在整个历史上更加连续。”数十亿年来，这种连续的、间歇性的爆炸可能解释了火星缺失的水的很大一部分，描绘了一幅火星不仅逐渐干燥，而且通过剧烈的大气剧变而干燥的景象。
对宜居性和未来探索的影响
这一修订后的理解对我们关于火星古代宜居性的理论具有深远的影响。如果水被更快、更猛烈地剥夺，生命在地表出现和繁衍生息的时间可能会比之前假设的更短。它还完善了我们对可能仍然发现残余水冰的位置的搜索，也许是在地下深处，远离这些大气逃逸路线。
此外，这些发现对于未来人类火星任务至关重要。了解地球的大气动态（包括水输送）对于预测天气模式、保护航天器以及识别潜在的就地资源利用（ISRU）机会（例如提取水作为燃料或生命维持）至关重要。这颗曾经是蓝色大理石的红色星球现在揭示了一段不是安静干燥的历史，而是剧烈的大气剧变的历史，为人类准备将探险家送往其表面提供了重要的见解。
