为什么我们不能在火星上生活？都怪太阳

数十亿年前，火星可能看起来很像地球。它的表面有大量的水，被厚厚的大气层包裹着。现在，在失去了 99% 的大气层后，这颗红色星球变得寒冷、干燥、残酷。什么样的灾难能导致这样的转变？

为了找到答案，美国宇航局的 MAVEN（火星大气和挥发物演化任务）航天器正在绕火星运行，研究残留的稀薄大气层。MAVEN 大约一年前才抵达火星，但它已经教会了我们很多东西——事实上，足够写满 49 篇科学论文。今天，4 篇 MAVEN 论文发表在《科学》杂志上，另外 45 篇发表在《地球物理研究快报》上。

最新数据支持了这样的假设：来自太阳的带电粒子（特别是在日冕物质抛射期间喷出的带电粒子）很久以前就破坏了火星大气层。

就像刚学会走路的孩子一样，年轻的太阳非常活跃，而且动荡不安。那时，它翻滚的表面经常以日冕物质抛射 (CME) 的形式喷出大量气体和磁场。从这些日冕物质抛射中喷出的带电粒子向外流向行星。

MAVEN 团队的空间物理学家戴维·布莱恩 (David Brain) 告诉《大众科学》 ：“我们知道年轻的恒星更加活跃。年轻的恒星拥有更多的太阳风暴，而且风暴更猛烈。火星在其早期历史中可能就受到过这些风暴的轰击。”

幸运的是，地球的磁场可以抵御大部分粒子的冲击。火星就没那么幸运了。虽然这颗行星曾经有一个保护性的磁场，但它在某个时候解体了。结果，来自日冕物质抛射的带电粒子像海啸一样冲进了火星大气层。

科学家们长期以来一直怀疑 CME 粒子的撞击波可能在火星大气退化中发挥了作用。现在，多亏了 MAVEN，他们终于可以估算出这一作用有多大了。

当来自太阳的带电粒子撞击火星大气中的分子时，它们会为分子提供足够的能量，使它们能够快速离开火星。

“火星在其早期历史中可能就遭受过这些风暴的轰击。”

布莱恩说：“我们想要了解太阳风暴是否真的对大气造成了巨大的破坏。”

通过观察 3 月份日冕物质抛射前后的火星大气，MAVEN 团队发现日冕物质抛射使火星大气逃逸速度加快了 10 倍。而且这还不是一场特别大的太阳风暴。

尽管如此，“今天的太阳风暴就像一扇窗户，让我们看到数十亿年前火星可能遭遇的情况，”布莱恩说。“很久以前，当这些事件更加激烈时，这可能是火星失去大气层的主要方式。”

陨石撞击可能也摧毁了火星大气的一部分，而太阳风（太阳定期喷出的带电粒子）可能侵蚀大气的速度更慢。而且火星没有足够的引力来留住这些大气分子，这也于事无补。但到目前为止，尚不清楚每个因素在火星大灾变中的重要性。

“今天的太阳风暴就像一扇窗户，让我们看到数十亿年前火星可能遭遇过什么。”

火星保护磁场的消失可能是导致这一现象的关键因素，但科学家并不清楚这一现象是如何发生的。也许 MAVEN（它还在测量火星磁层的残留物）能为这一现象提供线索。

现在我们已经估计出中型太阳风暴会对火星大气层造成多大的破坏，团队想要了解大型和小型风暴如何影响逃逸率。

“我们想知道随着太阳活动增多或减少，这些数字是如何上升或下降的，”布莱恩说。“一旦了解了数字如何变化，我们就可以真正推断出过去的情况。”