火星沙塵暴是否會通過將水帶入太空而燒毀了地球？

火星沙塵暴很常見，但每十年左右（由於未知原因），一場巨大的沙塵暴就席捲全球，遮蓋了整個星球。風暴可能對勘探造成致命威脅：2018年的風暴通過將其太陽能電池板覆蓋在塵埃中殺死了NASA的機會漫遊者。但是現在，研究人員說，暴風雨也可能是最終火星寒冷案例的罪魁禍首之一：曾經潮溼的星球是如何失去水的。

• 在2018年，火星被塵埃風暴籠罩（在此處顯示為Mars Express圖片），該塵埃風暴幫助水逃離了地球。ESA / DLR /柏林柏林/ CC BY-SA 3.0 IGO

貫穿火星的僵化的河流和三角洲暗示著數十億年前的水流向那裡。它的大部分必須以某種方式逃逸到太空中—但是研究人員認為，水蒸氣無法在寒冷而稀薄的大氣層中高位傳播，而不會凝結成雪並掉回地表。今天在《科學》雜誌上發表的美國宇航局火星大氣與揮發性演化（MAVEN）軌道器的新數據表明，沙塵暴的攪動可能會如何將水泵入太空。「這些逃逸過程是使火星乾燥的有效方法，」俄羅斯科學院太空研究所的行星科學家安娜·費多羅娃（Anna Fedorova）說。

一種已知的逃逸過程是來自太陽的紫外線（UV），它可以在火星表面附近分解少量水，從而將氫和氧（比地球上最主要的二氧化碳空氣更輕）傳播到大氣層頂部，他們迷失在太空中。但是科學家們認為，通過這種機製造成的水分流失是a細流。但是，在2018年的風暴中，亞利桑那大學的研究生Shane Stone正在查看來自MAVEN的數據，該數據自2014年以來一直在研究行星的高層大氣。

當探測器探入其上空時，一臺MAVEN儀器會直接對其進行採樣。最低軌道高度為150公裡，斯通和他的同事簡直不敢相信報告的內容：當塵埃在較低的高度上旋轉時，大量的水濺到了太空邊緣。斯通說：「這真是一副臉上的表情。全球沙塵暴在數據中脫穎而出。

較早的暗示是，沙塵暴可能以某種方式降到了2014年，當時，兩個團隊報告了哈勃太空望遠鏡和火星快車軌道飛行器在上一次全球沙塵暴之後於2007年進行的紫外線觀測。研究小組注意到高層大氣中有氫氟酸的螢光霧，隨著南半球的夏季結束和風暴平息，這種霧氣逐漸消失。氫的唯一可能來源是水。科羅拉多大學博爾德分校的行星科學家麥可·查芬（Michael Chaffin）說：「那是發生奇怪現象的第一提示。」

從那以後，研究人員使用MAVEN和歐洲航天局的痕量氣體軌道器（TGO）上的儀器，發現了南半球夏季夏季大氣中高水位的證據，當時太陽加熱激起了灰塵。領導TGO工作的費多羅娃（Fedorova）於1月在《科學》雜誌上發表文章說，即使沒有全面的沙塵暴也是如此。

費多羅娃（Fedorova）及其同事認為，灰塵會帶來積極的反饋，從而將水泵入高層大氣。太陽溫暖的塵埃顆粒將熱量散發到低層大氣中，驅動風吹起更多的塵埃，進而導致更多的熱量和更多的塵埃。較熱的大氣層可以容納更多的水蒸氣，而灰塵本身可能會隨著旋流進入高層大氣而將水帶走。

TGO的觀測結果表明，整個南部夏季的水位逐漸升高，但MAVEN數據表明，區域和全球沙塵暴是最大的峰值。在2018年暴風雨開始前的兩天內，高空大氣中的水含量通常為百萬分之三，增加了一倍以上; 到夏天的高峰，風暴和整體變暖最終將這些水平推高至百萬分之60。這只是大量的水湧入。

紫外線在大氣中較高，很容易使水分裂，使氫和氧損失到太空中。但是斯通和他的同事們相信，另一個破壞機制佔主導地位。他們的模型表明，二氧化碳被太陽風中的粒子電離，從而轟擊了大氣層，從而使水分子劇烈分裂。波士頓大學的行星天文學家約翰•克拉克（John Clarke）說：「儘管它們的作用很好，但仍需要更好地量化該機制的重要性。

MAVEN小組已計算出，如果在整個火星歷史上觀測到的損失率持續存在，他們認為火星損失了足夠的水，如果將其均勻地放置在地球表面，它將形成全球海洋。深度超過25米 斯通補充說，這種由塵埃驅動的破壞在火星上運行了多長時間，這是任何人的猜測。這可能是最近的事，或者可能是數十億年前使地球枯竭的關鍵。研究人員認為，該行星曾經有一個保護磁場，該磁場在其歷史早期就失效了，從而使太陽風可以更深地滲透到大氣中，全球沙塵暴正在使水陷入危害。

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