科学家们首次捕捉到火星大气持续流失的一个关键驱动因素正在发挥作用。
这花费了超过9年的卫星数据，但由科罗拉多大学博尔德分校的行星科学家香农·库里（Shannon Curry）领导的一个团队最终探测到了大气溅射确凿无疑的迹象。
研究人员表示，这是解开火星如何失去大气和水这一谜题的关键一环。
该团队在论文中写道：“这些结果朝着通过观测确定溅射在火星大气流失中所起的作用迈出了重要一步，因此，也有助于确定水的历史以及其随时间对火星宜居性的影响。”
大气溅射被认为是早期太阳系中大气流失的主要机制之一，那时太阳更明亮、更活跃。当离子被太阳风的电场加速进入像火星这样没有全球磁场保护的天体大气层时，就会发生溅射现象。
（配图说明：一幅展示火星上溅射机制的示意图。（库里等人，《科学进展》，2025年））
这种效应有点像陨石撞击行星：能量传递到周围的中性介质中，使其像喷雾一样被抛射起来。但对于溅射来说，一些大气原子和分子获得了足够的能量以达到逃逸速度，然后它们就被抛射到太空中，开启新的“冒险”。
在火星上很难观测到这个过程。它需要同时观测被抛射的中性原子，以及撞击大气层的离子，或者加速离子的电场。它还需要同时对火星的白昼面和黑夜面进行深入其大气层的观测。
唯一具备进行这些观测的设备和轨道配置的航天器是美国国家航空航天局（NASA）的“火星大气与挥发演化”探测器（MAVEN）。研究人员仔细研究了该航天器自2014年9月抵达火星轨道以来收集的数据，试图找到太阳电场和高层大气中氩气丰度（氩气是溅射粒子之一，被用作该现象的示踪剂）的同步观测数据。
（一条推文引用：这是1976年“海盗1号”轨道飞行器拍摄的火星表面照片。它看起来就像如今科幻电影里的场景。（没错，那个陨石坑里确实有个笑脸……） 来源：美国国家航空航天局/喷气推进实验室 – 加州理工学院，由安德里亚·勒克（@andrealuck.bsky.social）处理。 发布者：保罗·伯恩（@theplanetaryguy.bsky.social） 2025年3月17日下午1:21 ）
他们发现，在350公里（217英里）以上的高度，与较低高度保持稳定的氩气密度相比，氩气密度会根据太阳风电场的方向而变化。
结果表明，较轻的氩同位素发生变化，留下了过量的重氩——这种差异最好的解释就是活跃的溅射。2016年1月抵达火星的一次太阳风暴的观测结果支持了这一点。在此期间，溅射的证据变得更加明显。
这不仅支持了该团队关于火星高海拔地区氩气密度变化是溅射结果的发现，还展示了数十亿年前太阳更年轻、活动更剧烈，经历更频繁风暴活动时的可能状况。
研究人员写道：“我们发现，如今的大气溅射比之前预测的高出四倍多，一次太阳风暴能大幅增加溅射量。”
“我们的结果证实，溅射在如今的火星上正在发生，并且在太阳系早期，当太阳活动和极端紫外线强度高得多的时候，溅射可能是火星大气逃逸的主要途径。”
这些研究结果已发表在《科学进展》杂志上。
