作者|Ethan Siegel
在所有我们近距离研究过的星球中，火星是与地球最为相似的行星。历史上的火星有水存在，这里还有数量丰富的侵蚀痕迹、暴露的沉积岩、火山、云层、冰盖、沙丘和干涸的河床遗迹，其完整的地质历史和我们的地球一样有趣。

然而火星的直径仅为地球一半，质量为更是远小于地球，加上其距离太阳更远，因而使得火星的命运与地球完全不同。在我们的地球上，到处都是浩瀚的大海和旺盛的生命，而火星上则十分的寒冷、干燥，而且十分的荒凉。
即使最近在火星表面发现有液态水存在，也不能改变火星与地球环境演化道路完全不同的事实。
如果不完全搞清楚这些是如何发生的，那么自然就会产生恐惧心理，地球是否有一天也会出现同样的状况，成为一片荒芜的不毛之地，那时任何现存的生物将寄居在为数不多的宜居地区，而不是像如今随处可见。

美国宇航局（NASA）的“火星大气与挥发演化”（MAVEN）探测器旨在准确地找出火星环境演化成如此荒凉的原因。
通过探测火星大气与太阳之间的互相影响，原子和离子等粒子是如何被吹走从而逃逸到浩瀚的太空中，以及通过探测太阳风、极光和其它大气作用，我们不仅可以了解当前火星发生的状况，而且还能了解火星是如何变成这样一个荒芜星球的。
此外，2013年发射的Maven探测器还能与火星车、着陆器和其它环绕火星飞行的卫星进行通讯，也就是说它能够同时从多个渠道吸收有用的数据，而不用等信号花20分钟往返于火星和地球之间。
上周，Maven火星探测任务公布了其首个科学成果，对我们的预期表示了肯定，同时还有一些非常精准的细节：
在太阳系诞生最初的几亿年间，火星上的水资源是非常丰富且活跃的，有海洋、河流、雨水等等。
然而，在火星形成后不到10亿年的某个时候，火星磁场消失，也失去了抵挡太阳风的主要屏障。
根据从火星大气层顶部的测量结果，太阳风——主要由质子组成的快速移动粒子——以相当惊人的速度——时速100万英里（447,000米/秒，约等于光速的15%）——冲击着这颗红色星球。
当火星大气中的粒子被太阳风撞击，从而获得了极快速度，以至于它们有足够的能量脱离火星引力场；火星大气每秒钟大约会失去100克的物质。

此外，太阳耀斑/风暴也偶尔会击中火星的大气层，这和在地球上相同。
地球的磁场将这些粒子吸入到两极，就形成了极光，但是对于缺少磁场的火星就意味着整个星球都能够感受到太阳风暴！
即使是在威力弱小的太阳风暴中，大气物质的流失速度也会相应地提高10或20倍（也就是说不是每秒钟流失100克，而是足够装满最大号霸王杯的物质），夜晚的时候，在火星的整个表面都能够看到极光。
那是非常壮观的景象！

我们还了解到，火星大气流失是逐渐增加的，持续了好几千万，甚至上亿年，这就意味着两件非常重要的事情：
1. 如果早期火星表面有生物存在，而且大气的变化足够平缓，我们有理由相信这些生物可能会进化找到合适的避难所，在那里它们有可能存活至今。
2. 如果我们想要通过给火星人工打造一个浓密的大气层，从而使火星地球化，那么在达到适宜的改造程度前，这些生物还要再坚持几百万年。
有意思的是，如果我们对放任火星不管，那么按照现在火星大气层的流失速度，那么再过20亿年，火星上将完全不再有空气，彻底变成像水星或月球那样的星球。
另外，此前还可能有其它因素导致火星成为现在这样，只是Maven探测器未能告知我们。
如果火星受到小行星的撞击，那也可能会引起大量的大气流失；如果在太阳系形成初期，太阳耀斑发生得更为频繁（或许正是如此，但是我们不得而知），那么火星早期的大气流失可能更为显著；其它因素，如喷发、热逃逸和光化作用都有可能导致大气层流失。而Maven火星探测器只能告诉我们一点；而这一点恰巧是我们所认为的最主要因素。
好消息是，Maven探测器的表现远远超过了我们的预期，有些方面甚至超越了它的设计效能，这与“机遇号”火星探测车相似。
这两大发现的惊喜一是四处弥漫、遍布火星周身的极光，还有一个就是所谓的“顺泰金属层”现象，也就是当我们看到行星间尘埃与火星相撞时，在上层大气层中留下薄薄一层丰富的重元素（多为金属）。
随着火星探测任务的深入，我们定会了解到更多内容。

对我们来说的一个好消息就是，地球磁场没有很快会消失的迹象。地核动力可能会出现跳跃和逆转的现象，从而使南北两磁极交换，但是在可预见的未来，至少几十亿年内，我们仍然可以受到磁场的保护，免于受到太阳风的攻击。也许地球某一天会遭遇像火星一样的命运，但是在此之前或许我们早已经被太阳的热量烤成焦土了。
译|戴莉娟 校|李其奇
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