火星上大部分水还保存在地壳内的矿物质中。

数十亿年前，火星并不是如今的红色星球。科学家根据已有证据推测，彼时的火星表面曾流淌着大量水，被蓝色的水池、湖泊和深海所覆盖。问题是，这些水去哪儿了？

答案是：哪儿也没去。根据美国加州理工学院和喷气推进实验室的最新研究，火星上大部分水（30%到99%）还保存在地壳内的矿物质中，这对现有理论提出了挑战。此前，科学家普遍认为火星的低重力导致其水分逃逸到了太空中。

水由氢和氧组成，分子式为H2O。然而，所有氢原子并非“生而平等”。氢有两种稳定的同位素。绝大多数氢原子的原子核中只有一个质子，而一小部分（大约0.02%）以氘的形式存在，即所谓的“重氢”，原子核中有一个质子和一个中子。重量较轻的氢（也称为质子）比重量较重的氢更容易脱离引力进入太空。正因如此，当水通过上层大气逸出时，会在该行星的大气中留下显著痕迹：氢氚比发生变化，很大一部分氘被留下。

“大气逃逸说无法充分解释我们得到的火星历史存水量数据。”美国加州理工学院博士候选人Eva Scheller说，她是3月16日发表在《科学》杂志上的这篇研究论文的第一作者。研究团队分析了火星上各种形态的水（气态、液态和冰）随时间的变化，并利用陨石和火星探测器等得到的数据研究了这颗行星如今的大气和地壳（重点关注氚氢比）。

当水与岩石接触时，在化学风化作用的影响下，含水黏土和其它含水矿物质便会逐步形成。这一过程在地球和火星上都会发生。不同的是，由于地质构造活动，地球的旧地壳会逐渐熔入地幔，新的地壳则在边界处产生，经由火山运动使水和其它分子循环回到大气中。然而，火星没那么活跃，这种“干燥”过程一旦发生，即为永久。

“大气逸出显然是导致水分流失的原因之一，但过去十年火星任务的发现表明，火星上存在着巨大的古代水化矿物质库，随着时间的推移，这些矿物质的形成肯定会降低水的可用性。”论文作者之一、行星科学家Bethany Ehlmann说。“这些水从很早以前就被‘扣押’在矿物中，再也没有机会从中逃脱，参与循环。”Scheller补充。

由于二氧化碳是大气的主要成分，研究人员曾通过追踪碳的历史来了解火星的可居住性。接下来，研究小组计划继续使用同位素和矿物组成数据，来确定含氮和含硫矿物的命运。此外，Scheller计划通过实验室模拟火星风化过程以及“毅力号”火星探测器古地壳的观察，继续研究火星地表水进入地壳的过程。

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编译：橘子

审稿：西莫

责编：陈之涵

期刊来源：《科学》

期刊编号：0028-0836

原文链接：

https://phys.org/news/2021-03-mars.html

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