火星曾是一個溫暖潮濕的星球，而如今變成了一個乾燥寒冷的世界。有證據表明，火星上的水是通過大氣逃逸的。因此，了解火星大氣的前世今生對研究行星演化有着重要意義。2月18日，美國「毅力」號火星探測器進入火星大氣層，在7分鍾內完成進入、下降和着陸後，在火星赤道以北的耶澤羅隕石坑成功着陸，將先行開展探測任務。
一直以來，火星都是科學家探測和研究的重要天體，火星上是否曾經存在過液態水？其主磁場為何會消失？火星原本的大氣層究竟去哪了？……科學家一直渴望通過各種手段去探測、揭示火星的種種奧秘。
但有時候，也許我們的目光應該從火星上移開，去關注一下火星附近的「小朋友」。
2月1日，一項發表在《自然地球科學》上的研究報告顯示，研究人員利用火星大氣與揮發份演化探測器——「馬文」號（MAVEN）探測器，在火星的衛星——火衛一軌道附近觀測到了來自火星大氣的粒子流。研究人員表示，這些粒子中，有許多是氧、碳、氮和氬。數十億年來，隨着火星大氣層的剝蝕，這些粒子從火星大氣層中逃逸，科學家推測，部分逃逸的粒子很可能保存在火衛一的表面。
火衛一上，也許保存着揭示火星謎團的點點「證據」。
從方向與成分追溯粒子源頭
科學家推測，火星原本也曾擁有濃厚的大氣層。「但由於沒有像地球那樣的主磁場，火星大氣暴露在太陽風中，其大氣成分被太陽紫外線電離後，成為帶電的分子或原子。太陽風的電場加速這些帶電粒子，向着太陽的反方向逃逸。」中國科學院國家空間科學中心研究員李磊表示，這些粒子在逃逸過程中，很可能撞到火衛一上，被火衛一的風化層吸收，從而保留了下來。
那麼，科學家是如何判斷出火衛一軌道附近的粒子來源於火星大氣層呢？李磊表示，火星附近空間的主要粒子源只有2個，一個是火星大氣，另一個是太陽風，這兩者的成分不同、能量不同，比較容易區分。當然，不排除行星際空間中還有其他來源的粒子，但這些粒子數量非常稀少，幾乎可以忽略不計。
此外，火星大氣中的帶電粒子經過太陽風加速後，進入探測器時會產生電信號，通過測量電信號，就可以反推出粒子的速度、方向、成分等參數。李磊表示，這些粒子是從一定的方向進入探測器的，根據這個方向也可以判斷其是否來自火星。
通過火衛一來了解火星大氣
「馬文」號探測器是世界上第一個專門用於研究火星高層大氣的探測器，它於2013年11月18日發射，2014年9月22日進入環繞火星的橢圓軌道。
與已經抵達火星表面的「毅力」號火星探測器不同，「馬文」號探測器大部分時間里都會在近火點約150千米、遠火點約6000千米的橢圓軌道環繞火星運行。即便距離火星最近時，也與火星表面相隔125千米，即火星高層大氣的「最下邊界」，以獲得不同高度火星大氣的分析數據。
「馬文」號探測器在環繞火星運轉時，每天都穿過火衛一的軌道5次，研究人員正是利用這種機會，在火衛一軌道附近發現了來自火星大氣的帶電粒子。科學家通過研究這些粒子，能夠揭示火星逃逸大氣與火衛一的關系。
李磊表示，火星大氣的逃逸，與火星氣候變遷有着密切的關系，而火星氣候的變遷又可能導致了其地質條件的改變。
火星曾是一個溫暖潮濕的星球，而如今變成了一個乾燥寒冷的世界。有證據表明，火星上的水是通過大氣逃逸的。因此，了解火星大氣的前世今生對研究火星演化有着重要意義。
目前，飛往火星的三大「訪客」中，美國「毅力」號火星探測器已落地。中國的天問一號搭載了離子與中性粒子分析器，可以觀測逃逸的火星大氣粒子成分。但李磊也坦言，具體是否可以測量到達火衛一的粒子流，還需要視天問一號的軌道數據而定，如果與火衛一的軌道有交會，就可以開展相關探測。
此外，日本正准備在2024年向火衛一發射火星衛星探測器（MMX），直接從火衛一表面收集第一批樣本，並將它們送到地球。到時候，除了能夠獲得火衛一的相關數據外，還有可能帶回一些關於火星未知的線索，通過分析火衛一土壤的樣本，研究火星不同時期的大氣成分。
來源：cnBeta
