火星太小，不能留存水

火星的故事可能包含有关行星可居住性的基本事实。

艺术家对与地球地表水相似的火星的描绘。红色星球在远古时代是一个潮湿的世界。

艺术家描绘的火星与地球般的地表水。红色星球在远古时代是一个潮湿的世界。 （图片来源：NASA 地球观测站/Joshua Stevens；NOAA 国家环境卫星、数据和信息服务；NASA/JPL-Caltech/USGS；Sean Garcia/华盛顿大学平面设计）

一项新的研究表明，火星因其体积小而注定会失水。

根据美国宇航局好奇号和毅力号漫游车等机器人探险家的观察，科学家们得知，在古代，液态水流过火星表面：这颗红色星球曾经拥有湖泊、河流和溪流，甚至可能是覆盖其北半球大部分地区的巨大海洋。

但是大约 35 亿年前，地表水几乎全部消失，与大部分火星大气一起消失在太空中。科学家们认为，这种剧烈的气候变化发生在这颗红色星球失去其全球磁场之后，该磁场保护火星的空气不被来自太阳的带电粒子带走。

但根据这项新研究，这一直接原因背后有一个更根本的驱动因素：火星太小，无法长期保持地表水。

“火星的命运从一开始就决定了，”该研究的合著者、圣路易斯华盛顿大学地球与行星科学助理教授王坤在一份声明中说。 “岩石行星的大小要求可能存在一个阈值，以保留足够的水以实现宜居性和板块构造。”科学家们认为，这个阈值比火星还大。

由王坤实验室的研究生甄田领导的研究小组探测了 20 颗火星陨石，他们选择这些陨石来代表这颗红色星球的整体组成。研究人员测量了这些地外岩石中各种钾同位素的丰度，这些岩石的年龄从 2 亿年到 40 亿年不等。 （同位素是在其原子核中包含不同数量中子的元素类别。）

田和她的同事使用钾（化学符号 K ）作为更多“挥发性”元素和化合物的示踪剂——像水这样的东西，它在相对较低的温度下转变为气相。他们发现火星在形成过程中损失的挥发物比地球多得多，地球的质量大约是红色星球的九倍。但是火星比月球和 329 英里宽（530 公里）的小行星灶神星更好地保持其挥发物，这两个小行星都比红色星球更小、更干燥。

“分化行星中挥发性元素及其化合物的丰度远低于原始未分化陨石的原因一直是一个长期存在的问题，”华盛顿大学地球与行星科学研究教授、共同作者 Katharina Lodders 在同一份声明中说。（“分化”是指一个天体，其内部已经分成不同的层，如地壳、地幔和地核。）

“K同位素组成与行星重力相关性的发现是一项新发现，对分化的行星何时以及如何接收和失去挥发物具有重要的定量意义，”洛德斯说。

这项新研究于今天（9 月 20 日）在线发表在《美国国家科学院院刊》杂志上，之前的研究表明，小体积对可居住性来说是双重打击。矮脚鸡行星在形成过程中会失去大量水分，它们全球范围的磁场也相对较早地关闭，导致大气变薄。（相比之下，地球的全球磁场仍然较强，由我们星球深处提供动力。）

团队成员说，这项新工作还可以应用于我们自己的宇宙之外。

“这项研究强调，行星的大小范围非常有限，只有足够但不会太多的水来发展宜居的地表环境，”瑞士伯尔尼大学空间与可居住性中心的合著者克劳斯·梅兹格在同一份声明中说。“这些结果将指导天文学家在其他太阳系中寻找可居住的系外行星。”

在任何关于可居住性的讨论中，“地表环境”免责声明都是重要的。例如，科学家们认为，现代火星仍然支持着可能维持生命的地下含水层。木星的欧罗巴和土星的土卫二等卫星在其冰雪覆盖的表面下拥有巨大的、可能维持生命的海洋。

在任何关于可居住性的讨论中，“地表环境”免责声明都是重要的。例如，科学家们认为，现代火星仍然支持着可能维持生命的地下含水层。木星的欧罗巴和土星的土卫二等卫星在其冰雪覆盖的表面下拥有巨大的、可能维持生命的海洋。

BY: Mike Wall

FY: 小小

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