火星大气中发现水蒸气泄漏

ESA 火星轨道探测器发现火星大气中有水蒸气泄漏示意图。（ESA）

科学家侦测到逃逸到火星高空大气层的水蒸气成分，通过先进的仪器分析其中氘/氢同位素的比例，为火星神秘的宜居环境历史提供了更多线索。

从火星地表现在留下的条条沟壑和山谷的地貌来看，科学家确信在很久以前，火星曾经是一片淡水充盈的世界。而今天，火星上的水分大部分都以冰块的形式被封存在位于两极的冰帽里面，或埋藏在深层地下。

可是，仍然有少量水分陆续蒸发到火星的高空。最近，科学家通过欧洲太空局（ESA）和俄罗斯航天局（Roscosmos）合作的火星轨道探测器ExoMars提供的数据，完成了对火星高空大气的水蒸气情况一次全面的分析。

英国开放大学（The Open University）行星科学资深讲师帕特尔（Manish Patel）说：“这个卓越的仪器为我们了解火星大气内水同位素在地点和时间两方面的情况，提供了前所未有的视野。测量水同位素是了解火星上水资源历史的一个重要指标，有助于我们探索火星在演化过程中其宜居环境如何起了变化。”

这项研究采集了来自火星全球各地的、和2018年4月到2019年4月间多次气候事件的大气样品进行分析，包括一次全球性沙尘暴、南极夏季从冰帽挥发的水蒸气、春分秋分时节，和一次持续时间短但是高强度的局部地区沙尘暴等。

研究发现，在这些气候事件中，火星上的水汽都蒸发到离地至少80公里以上的高空。在这里，水蒸气开始出现光解作用，即出现被光分解的化学反应，并开始逃逸到外太空。

此外，水汽内氘/氢同位素比例也是一条重要的线索。研究称在多数情况下，瑞利分馏（Rayleigh distillation）是主导因素，但是也可能是具有不同同位素比例的水资源交换的结果。瑞利分馏是指在开放体系中，反应生成的产物一旦形成后马上从系统中分离开，从而实现同位素分馏效应的过程。

这份研究2月10日发表于《科学进展》（Science Advances）期刊。