想象一下我們的太陽系幾十億年以先的樣子。太陽逐漸變暗變冷，而有（至少）兩顆星球——地球和火星，仍有液態(tài)的水覆蓋著它們地表的大部分區(qū)域。因?yàn)樗鼈兊拇髿庵杏邪ǘ趸歼@樣的溫室氣體的大量存在，沒有哪個(gè)星球因?yàn)樘柕脑蛲耆珒鼋Y(jié)。甚至這時(shí)候兩個(gè)星球上早期的海洋已經(jīng)孕育了原始的生命形式，這些也為兩個(gè)星球光明的且有利生物生長的未來鋪好了道路。

? ? ? ?

? ? ?

在過去的幾十億年中，這兩個(gè)星球都經(jīng)歷了巨變。然而，出于一些原因，地球的地表上，儼然一幅氧氣充沛，溫度適宜，萬物茁壯生長的畫面。而火星依然死寂?；鹦堑暮Ｑ笙Я?，大氣流失了，沒有生命跡象的存在。為什么火星的生命沉寂而地球生機(jī)勃發(fā)，這一定是有原因的?；丝茖W(xué)家們大概幾十年，他們最終找到了答案。

? ? ? ?

? ? ?

在芝加哥菲爾德博物館中，三葉蟲的化石留存在了石灰石里。所有現(xiàn)存的，且化石化的生物都有著可以追溯到大約35億年前的的一位共同祖先，且過去5.5億年發(fā)生的所有事大都保存在了地球沉積巖里發(fā)現(xiàn)的化石記錄中。

地球最驚人的特點(diǎn)之一就是我們世界的歷史都一一為化石所記載。在過去的億萬年間，沉積巖保存了來自陸地海洋的各種化石，各樣的有機(jī)體都在化石里面留下了屬于自己的痕跡。

? ? ? ?

? ? ?

在沉積巖系中，有約10%是石灰?guī)r，石灰?guī)r常常由像珊瑚、變形蟲、藻類、浮游生物和軟體動物等一些海洋生物的殘余物組成，石灰?guī)r的主要成分是碳酸鈣，一些石灰?guī)r中還含有鎂和硅。

盡管在沉積巖層上，白堊紀(jì)-古近紀(jì)的邊界層是十分明顯的，但它看起來只是一層薄薄的灰。但正是這層灰的元素組成，才讓我們知道是隕石造成了當(dāng)時(shí)的地球生物大規(guī)模滅絕。地球表面幾乎到處都是數(shù)百米長的沉積巖，但石灰?guī)r大概只占了其中的百分之十。

? ? ? ?

? ? ?

然而，“碳酸鹽”成分普遍存在于地球上的石灰石以及海洋沉積礦物（如富含鎂的白云石）里。這是是因?yàn)榇髿庵械亩趸即龠M(jìn)了碳酸鹽的生成，大氣中的二氧化碳被海洋不停地吸收，直至達(dá)到某個(gè)平衡點(diǎn)，之后海洋中的二氧化碳就會與海中的礦物（比如鈣，鎂等）相結(jié)合，要么形成晶粒，要么形成化學(xué)沉淀物，然后漂墜海底，促使了沉積巖的形成。

我們可以從生物學(xué)和地球化學(xué)方面解釋為什么石灰?guī)r可以遍布地球地表且是地球上數(shù)量最多的巖石。人們普遍認(rèn)為，地球早期大氣中的絕大多數(shù)二氧化碳最終都儲存在了地球表層的石灰石中。

? ? ? ?

? ? ?

季節(jié)性結(jié)冰的湖泊遍布整個(gè)火星，這是火星表面具有水的證據(jù)（并不是液體水），這些也是火星過去存在水的證據(jù)。

有海量的證據(jù)證明火星過去是有水的。季節(jié)性凝結(jié)的冰塊冰不僅在兩極存在，而且在各種各樣的盆地和隕石坑中也有很多。干涸的河床通常是如弓般彎曲的，這和地球上的類似——這些痕跡往往貫穿了整片大地。整個(gè)火星上遍布了昔日河流入海甚至是曾經(jīng)潮汐時(shí)的痕跡。

這些證據(jù)表明可能液態(tài)水在火星上曾大量的存在，但如今都不復(fù)往日了。反而在如今火星上的大氣是如此的少，以至于純凈無污染的液態(tài)水已經(jīng)絕跡了。此外，火星上的氣壓太低，也不足以使液態(tài)的水存在。

在火星上發(fā)現(xiàn)，河床出現(xiàn)巨大彎曲的情況只發(fā)生在緩緩流動的河流將要干涸的最后階段。 這些痕跡不可能是由冰川的流動、侵蝕造成的，只能是液態(tài)水的自由流動留下的痕跡。

? ? ? ?

? ? ?

甚至在我們用探測器探測火星表面以先，火星上有水存在的證據(jù)就有很多了。而當(dāng)我們認(rèn)真探索火星表面時(shí)，證據(jù)就變得過多以至于無法被人們所忽視。火星上的機(jī)遇號發(fā)現(xiàn)了幾乎完全密封的赤鐵礦球體，特別是一些看起來是互相連接起來的球體，只有在液態(tài)的水存在的情況下這種物質(zhì)才可能形成。

自從在火星發(fā)現(xiàn)了與地球大氣類似的飽含二氧化碳的大氣，人們就猜測火星表面存在石灰?guī)r和其他含碳的巖石。但北歐海盜號、旅居者、勇氣號、機(jī)遇號火星探測器并沒有發(fā)現(xiàn)這些巖石。

機(jī)遇號探測器在火星上發(fā)現(xiàn)了赤鐵礦球體。雖然有形成這類物質(zhì)的理論，但這些理論并不一定會涉及到液態(tài)水，甚至在理論上也沒有已知的理論可以讓它們在無液態(tài)水的情況下就熔合在一起（就像發(fā)現(xiàn)的那樣）。（美國國家航空航天局，噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室，康奈爾大學(xué)，美國地質(zhì)勘探局）

? ? ? ?

? ? ?

直到鳳凰號火星登錄器到達(dá)火星時(shí)才發(fā)現(xiàn)了一些碳酸鈣產(chǎn)物，甚至是少量的碳?xì)浠衔铮嚎赡苁钦舭l(fā)水體的最后階段產(chǎn)生的。 火星上沒有任何的巖類和地球上數(shù)百米（甚至超過一公里）的碳酸鹽巖相類似。

這讓這讓研究火星的科學(xué)家們感到非常的困惑，在大概20年前，人們普遍認(rèn)為火星就像地球一樣失去二氧化碳，流入了海洋并沉積成為碳酸鹽巖。但事實(shí)上并非如此，除了碳酸鹽巖，他們還發(fā)現(xiàn)了另一種同樣令人驚訝的事物:富含硫的礦物質(zhì)。特別是機(jī)遇號發(fā)現(xiàn)的黃鉀鐵礬徹底改變了人們之前的看法。

維多利亞火山邊緣有很多像圣文森特角這樣有著特別顏色的海角。在這些地方地面上的分層為火星的證實(shí)了火星的沉積巖歷史，也意味著過去液態(tài)水是存在的。機(jī)遇號發(fā)現(xiàn)的礦物質(zhì)鐵礬改變了人們對火星地質(zhì)進(jìn)程的認(rèn)知。（美國航天局/噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)所/科內(nèi)爾）

鐵礬的出現(xiàn)使科學(xué)家得以在地球描繪出一個(gè)完全不同于以往的火星。在地球上，海洋是呈PH中性的，這非常有利于碳酸鹽巖的沉積?？v然在飽含二氧化碳的環(huán)境下，碳酸依舊會使環(huán)境的PH值達(dá)到一個(gè)很適宜碳酸鹽沉積的數(shù)值。這也是地球表面滿是石灰?guī)r和白云石巖的原因。但在火星上，硫磺卻戲劇性的改變了整個(gè)演變的過程。如果早期的火星大氣中不僅富含二氧化碳而且有很多二氧化硫，那么火星的地表水不僅會受到碳酸的影響更會受到硫酸的作用（硫酸是化合物中最強(qiáng)的酸）。如果海洋含酸量過高，那么火星上就不會有類似地球的一系列演變： 把碳酸鹽從陸地上吸進(jìn)海洋，留下富含硫的沉積物。

? ? ? ?

? ? ?

佩森嶺，如圖所示，是機(jī)遇號在火星發(fā)現(xiàn)的一處特別的地貌特征，至今人們?nèi)耘f無法解釋它的來源。很多在火星發(fā)現(xiàn)的類似的巖石沉淀物中含有硫，而含有碳的比較少。對人類而言，這也是很多年來火星地表的未解之謎之一。（美國航天局/噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)所/科內(nèi)爾）

這也解釋了火星海洋和火星地表的化學(xué)機(jī)制，但這也意味著我們需要一個(gè)完全不同的機(jī)制去解釋火星大氣的去向。因?yàn)榈厍虼蟛糠值牡厍虼髿舛剂魅肓说厍虮旧?，而這種解釋根本不能適用于火星。

也許火星的大氣層沒有“下降”，而是“上升”，進(jìn)入了太空深處。

也許火星就像地球一樣，曾經(jīng)有磁場保護(hù)它免受太陽風(fēng)的侵襲。但是，火星直徑只有地球的一半，且地核密度更低、體積更小，也許火星的溫度足夠低時(shí)會使它的磁場消失。也許這是一個(gè)轉(zhuǎn)折點(diǎn)：沒有了保護(hù)它的磁場，就沒有任何東西可以保護(hù)它的大氣層免受太陽粒子的沖擊。

太陽風(fēng)以螺旋狀輻射的形式從太陽出發(fā)，使太陽系中的每個(gè)星球都暴露在大氣層為之剝奪的危險(xiǎn)之中。如今地球的磁場依然保護(hù)我們的星球免受這些高能粒子的沖擊，而這是火星所沒有的，甚至現(xiàn)如今火星的大氣仍在不停地流失。

這是對的嗎？火星真的是這樣失去了它的大氣層，使地表的水不能再以液態(tài)的形式存在，并使它變得寒冷、荒涼和貧瘠嗎？

這是美國航天局專家號航天任務(wù)背后的主要目的。專家號航天任務(wù)的目標(biāo)是測量如今火星大氣被剝離的比例，并以此推算各個(gè)時(shí)期火星大氣的比例。太陽風(fēng)的能量是巨大的，但是像二氧化碳這樣的分子有很高的分子量，這意味著很難讓它們達(dá)到逃逸速度。磁場的喪失與太陽風(fēng)的耦合能否提供一種可行的機(jī)制，將火星從一個(gè)表面有液態(tài)水的大氣充裕的世界轉(zhuǎn)變?yōu)槲覀兘裉焖赖幕臎鲐汃せ鹦牵?/span>

在沒有有效磁場保護(hù)的情況下，太陽風(fēng)不斷地襲擊火星的大氣層，導(dǎo)致大氣層一部分粒子和大氣層本身被沖走。 如果我們今天把火星注入類似地球的大氣層，那么太陽風(fēng)依然可以用幾千萬年把火星的大氣吹回現(xiàn)在的密度。

專家號測量到，火星平均每秒就要失去每100g（1/4磅）的大氣。在燃燒事件里，太陽風(fēng)會變得比正常時(shí)強(qiáng)烈得多，這個(gè)增幅大約是平時(shí)的20倍。然而，若星球的大氣密度越大，相同強(qiáng)度的太陽風(fēng)會越快地把它沖入太空。

? ? ? ?

? ? ?

不受太陽風(fēng)的任何保護(hù)的情況下，1億年時(shí)間尺度就足以改變一個(gè)火星大小的世界，將像地球這樣的大氣層轉(zhuǎn)變?yōu)橄袷侨缃窕鹦巧系拇髿鈱?。在?jīng)歷了大約十億年的液態(tài)水在火星表面肆意流動的日子后，一小段宇宙中的時(shí)間就足以把太陽風(fēng)將火星適宜生命居住的前景摧毀掉。

火星和地球早期的大氣層都是厚重，巨大且飽含二氧化碳的。地球的二氧化碳被海洋所吸收，并為碳酸鹽巖鎖在內(nèi)部。因?yàn)榛鹦堑暮Ｋ懈缓蛟兀运⒉荒茏呱虾偷厍蛲瑯拥牡缆?。漫游者和登陸者探索到的地質(zhì)地貌也和此有關(guān)，并也指向了另一個(gè)原因——太陽風(fēng)，是神秘失蹤火星大氣的罪魁禍?zhǔn)住?/span>

多虧于專家號的航空任務(wù)，我們得以證實(shí)這個(gè)事件的真實(shí)性和了解它的過程。四十多億以先，火星的地核變得不再活躍，它的磁場消失，太陽風(fēng)開始將火星的大氣裹挾著涌向太空。因?yàn)榈厍虻拇艌鱿鄬Χ酝觇禑o瑕，我們的星球?qū)⒃诓豢深A(yù)知的未來里仍舊保持蔚藍(lán)且生機(jī)勃發(fā)。但在一個(gè)較小的跟火星一樣的世界里，它們的時(shí)間早已走到了盡頭。在最后我們也知道了原因。

作者: medium

FY: 張晚知

如有相關(guān)內(nèi)容侵權(quán)，請?jiān)谧髌钒l(fā)布后聯(lián)系作者刪除

轉(zhuǎn)載還請取得授權(quán)，并注意保持完整性和注明出處