火星曾被认为在过去25亿年间一直是干燥寒冷的不毛之地，但星际探索的不断发现却颠覆了这一认识，根据多项火星探测任务传回的数据资料，科学家们认为这颗红色星球曾经发生过非常剧烈的气候变化，彻底改变了火星的面貌。

人们知道，现在的火星表面平均温度在摄氏零下60度左右，两极地区冬季的最低温度可达零下125度，在这种温度条件下，水不可能以液态的形式在地表稳定流动，即便是在含有高盐度的情况下。而早期的火星比现在要炎热和湿润得多，为何会产生如此剧烈的气候变化，如今，NASA的科学家根据马文号传回的数据，给出初步结论：是太阳风剥离了火星的大气，使这颗星球变得荒凉干燥，将原本炎热和覆盖流动水的火星表面彻底改变。同时马文号的探测结果也表明，在火星形成之后不久，这颗星球上出现生命的机会便已经不复存在了，而当时，地球上刚刚出现最原始的微生物。

与NASA新闻发布会同步的是，著名科学期刊《Science》发表了马文号的四篇论文，以“马文号探测火星高层大气”专刊的形式在线发表。地球物理研究快报也有文章报道有关成果。

人类探测火星已有几十年历史，包括发射一系列轨道器、着陆器和火星车，火星探测的新发现不断冲击人类的想象力，给人们带来探索未知世界的惊喜。通过之前的火星探测任务人们已知晓，火星曾经有过大规模的液态水，这要求火星有浓厚的二氧化碳大气层，以实现保持液态说所需要的温室效应。但大气层中的二氧化碳来自哪里，火星上的液态水来自哪里，火星是否具有适合人类移居的潜力，这些人们最为关心的问题都与火星的气候变迁有关。人们越是了解火星，就越想知道火星内部、火星表面和火星大气之间到底有何联系。
马文号在火星北半球发现了紫外线极光，并在高层大气中探测到神秘尘埃云，

通过测量火星高层大气与太阳和太阳风的相互作用，研究火星大气逃逸过程。这些发现首次以确凿数据的形式揭示了火星大气散逸的速率、路径以及火星大气的演化史，推断出太阳风正是导致火星大气层和水消失的原因。

火星大气逃逸毁了一切

NASA推出的“火星侦察兵计划”包括一系列小型、低成本的火星探测器，2007年8月4日发射的“凤凰”号是该计划中的首次任务。2008年9月15日，马文号被列入2013年的第二次火星侦察兵计划。第三次火星侦察兵计划于2018年执行。

马文号肩负重任

马文号耗资约6.7亿美元，探测器长11.43米，宽2.29米，高3.47米，搭载的四个太阳能电池板携带有2000多个太阳能电池，飞行过程中能产生约1150瓦至1700瓦的电能，此外马文号还备有两个锂离子电池，并可以通过太阳能电池板向锂离子电池充电，提供55安培/小时的电量。2013年11月18日马文号发射升空，经10个月的行星际飞行，最终于2014年9月21日抵达火星。

火星探测无疑具有很高的技术风险。迄今为止，世界各国进行了40多次火星探测，其中三分之二以失败告终。火星是美国人的福地，但即便如此，1993年的“火星观察者”号和1999年的“火星气候观察者”号都在即将抵达火星时神秘地失去联系，功亏一篑。

在星际间飞行约6.44亿千米后，马文号于2014年9月21日进入火星轨道，与2012年发射的好奇号火星车相比，马文号多飞了6个星期，期间需要应对太阳风和宇宙射线对飞行设备和科学仪器的损害。由于相距太远，地面发出的指令以光速运行也要20分钟后才能被马文号收到，马文号任务状态和指令执行情况的信号也要20分钟才能传回地面，也就是说在长达40分钟的时间里，没有人知道火星上正在发生什么，只能耐心等待。

马文号沿椭圆轨道绕火星运行，与火星表面的最近距离约为150千米，最远距离却达约6000千米。运行期间，马文号至少有5次从数千千米的高空冲下，一头扎进火星大气层，在距离火星表面仅124千米的低空呼啸而过。这样的“亲密接触”意在让马文号亲临“品尝”火星大气层的“味道”，采集大气样本进行分析。
马文号的设计寿命为一年，如果探测器状态正常，它将继续工作10年，覆盖整个太阳活动11年周期，任务拓展期除了开展科学探测外，还可以作为在火星表面工作的火星车的通信中继平台。

到底发现了什么

目前，火星轨道上共有3颗探测器正在工作，其中包括2001年发射的“奥德赛”号火星轨道器、2005年发射的“火星勘测轨道器”和欧空局2003年发射的“火星快车”轨道器。火星表面还有两辆火星车正在工作，分别是2003年发射的“机遇”号和2011年发射的好奇号。

与耗资26亿美元、研究火星表面地质和物质组成的好奇号火星车不同，马文号是第一颗探测火星高层的探测器，大部分时间停留在距离火星表面约150千米至6000千米间的椭圆轨道，并5次下降到距离火星表面125千米处，即火星高层大气的最下边界，获得不同高度的火星大气分析数据，而对火星大气的认识和了解将有助于人类未来登陆火星的计划。

NASA表示，火星在较早期时的大气层足够厚，温暖潮湿的环境有液态水，甚至形成河川、湖泊和海洋，也可能存在生命体，但由于火星没有全球性的磁场，太阳风可以直接抵达火星，将火星高层大气中的带电离子驱赶走，数十亿年来，太阳风不断蚕食火星大气层，使火星变成干冷、不宜人居住的环境。地球也曾遭遇同样状况，但有全球性的偶极磁场保护，带电的太阳风离子无法直接抵达地球大气层，减缓了大气腐蚀，没有对气候造成明显影响。马文号测量了火星大气中离子的总逃逸速率及其速率变化，探测结果发现，过去40亿年中，火星大气粒子逃逸对气候变迁有巨大影响。

好奇号于登入火星时，曾记录到火星上面有甲烷、干涸的河流、湖泊和矿物质等证据，显示火星的大气层密度曾足以让水源存在，有科学家据此认为火星在数十亿年前曾经拥有大气层和液态水，很适合生命繁衍。但如今的火星却是一个冰冷的不毛之地，曾经浓厚的大气层现在却已大量流失，只剩下地球大气层的1%，其中96%的成分是二氧化碳。

火星大气逃逸主要发生在三个区域：一是太阳风吹到火星背面，占大气逃逸总量的75%；二是极区上空，占大气逃逸总量的约25%；三是绕火星的延展云层，仅占大气逃逸总量的很小部分。不仅太阳风，不时出现的太阳风暴产生的影响更为显著，尤其是在太阳系形成的早期，太阳风暴出现的几率更频繁，当太阳风暴击中火星大气层时，大气逃逸速率会提高约10%至20%，平均火星每秒约有100克的大气被吹走， “就像小偷每天从收银台偷几个硬币”，NASA称，在太阳风暴期间，对火星大气层侵蚀显着增加，所以几十亿年前当太阳年轻和更加活跃时，火星大气层的损失更为严重。

火星探索在路上

太阳系刚诞生的时候，火星和地球都被巨大的小行星和彗星撞击过，这两个行星有可能是由同种物质孕育形成的，因此有科学家认为，人类有可能在火星上寻找到人类起源的蛛丝马迹。

火星曾经具有宜居性吗，如果说以前人们还对此问题有所疑惑的话，现在一系列的研究发现已表明，当地球上出现生命的时候，火星确实有过海、火山、湖泊，还拥有过美丽的三角洲，“好奇号”告诉我们，火星上的水资源曾经很丰富，并且长时间在地表保持喷涌状态，这对于生命是个好消息，因为只有在一个很长时间的适宜环境中，生命才可能真正产生并繁衍。

而马文号传回的信息又证实了一个残酷事实，当生命在地球表面爆发时，火星上的一切是背道而驰的，大气被太阳风一揭而散，火星失去了它的磁层，接着宇宙射线和紫外线冲击了地表，然后水资源逃离到了空间中和地层下，火星表面逐渐从温暖潮湿变得寒冷干燥，最后成为一个死寂的世界。尽管如此，科学家并没有放弃，他们在努力寻找生命曾在另一个星球独立存在过的蛛丝马迹，更在积极探求将火星改造成为人类另一个宇宙家园的可能。

在NASA发布有关马文号的研究发现之后，很多人关切是否火星未来还有支撑生命再次出现的能力，对此科学家的回答是，这正是马文号及其后续者接下来的使命。对地球的这一近邻，人类好奇和探索的还有很多很多。 本报记者蔡文清 中国科学院国家天文台 郑永春

来源：北京晚报-北晚新视觉网