“这种大气逃逸主要发生在一侧，取决于太阳风电场的方向。”波士顿大学空间物理中心的研究科学家张驰（Chi Zhang）在解释他们团队的发现时这样说道。他与同事借助美中两国的火星探测器，终于确认了火星大气不断逃向宇宙的关键推手——一种名为开尔文-亥姆霍兹波的巨型等离子体波。
火星与地球最大的区别之一，是它没有全球性的磁场护盾。来自太阳的高速带电粒子流可以毫无遮挡地撞击火星高层大气，像狂风卷走沙尘一样把大气粒子一点点扫入太空。科学家早就知道这会引发一种叫“整体逃逸”的现象，也就是说，火星高层大气中的等离子体云能成团地把离子带离火星。但这些等离子体云到底如何产生，一直缺少直接的观测证据。
单靠一艘探测器无法同时完成两件事：测量即将撞上火星的原始太阳风，以及探测正从火星附近流失的大气离子。张驰的团队用了一个巧妙的双飞船方案，他们结合了美国宇航局MAVEN探测器和中国天问一号的测量数据。天问一号在太阳风到达火星之前测到了未受扰动的太阳风状态，而MAVEN则捕捉到火星附近正在逃逸的大气离子。这样实时的上下游对照，就好像同时安了一双眼睛，一头盯着“肇事者”，一头盯着“受害者”。
借助这套协同观测手段，研究团队在《科学进展》（Science Advances）发表的论文中揭示，开尔文-亥姆霍兹波是驱动大气离子逃逸的重要推手。当快速流动的太阳风吹过火星大气外缘时，就像风吹过水面一样，在交界面上激起巨大的、翻滚的波浪结构。这种波浪会让边界不断搅动，把大气物质聚拢成团，再抛离火星。之前张驰等在《自然·通讯》上已证明，MAVEN与天问一的联合数据能关联太阳风变化和火星周边环境，而这一次他们直接用这套工具把幕后操盘手抓了出来。
更让团队意外的是，这种开尔文-亥姆霍兹波造成的大气流失并不是均匀分布在火星四周的。正如张驰所说，逃逸主要集中在一侧，具体哪一侧，取决于太阳风电场的方向。电场方向决定了波浪在哪里最容易形成、大气离子在哪里流失得最快。也就是说，太阳风电场像一只无形的手，指引着火星大气从哪个“出口”离开。
这一发现为理解火星水逃逸和气候演变提供了关键线索。几十亿年前火星表面有大量液态水，随着大气不断减薄，水也化为太空中的粒子一去不返。张驰团队的成果不仅把大气流失机制中的一个缺失环节补上了，还表明未来想要更准确地计算火星失去多少大气，就必须把太阳风电场的方向和这种波浪驱动的团体逃逸考虑进去。随着天问一号和MAVEN仍在持续工作，这颗红色星球的大气蒸发日记还将写出新章节。
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