图：这是火星数十亿年前的模样，那时它可能还被浩瀚的海洋所覆盖
原标题：There’s a Hole in Mars’ Atmosphere that Spits Hydrogen into Space
出品：网易科学人栏目组小小
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目前已知的研究表明，数十亿年前的火星其实与地球很像，都是实实在在的“水星”，80% 的火星地表都被海洋覆盖，很可能是个生机勃勃的绿色星球。然而，如今的火星却显得死寂而荒凉，那么火星中曾经充沛的水源哪里去了？
俄罗斯和德国科学家组成的国家研究团队对火星水资源进行研究后提出一种理论，认为火星大气层中有个大洞，它每隔两年就会打开一次，将这颗星球上有限的水排入太空中，并将剩余的水倾倒在火星两极。
地球上的科学家发现，火星大气中有很高的水蒸气柱，而且水正在向火星的两极迁移。但是直到现在，对于火星的水为何如此移动、为何这个曾经被海洋覆盖的星球却变成了干燥的荒芜之地，还没有很好的解释。
火星上空存在的水汽令人感到费解，因为这颗红色行星的大气层似乎可以阻止水循环的过程。研究人员写道:“火星的中层大气层温度太低，无法维持水蒸气的存在。”那么水是如何穿过这个中间层屏障的呢？
研究人员通过计算机模拟发现，答案似乎与火星上特有的两种大气过程有关：
第一，在地球上，北半球夏天和南半球夏天非常相似。但在火星上却并非如此，因为火星轨道离心度比地球轨道要大，为此它在南半球夏季时距离太阳也近得多，所以火星南半球夏天比北半球夏天要暖和得多。
根据研究人员的模拟，当这种情况发生时，在火星海拔 60 至 90 公里的中层大气中会打开一扇“窗户”，让水蒸气通过并逸入上层大气中。而在其他时候，由于缺乏阳光，火星的水循环几乎完全停止。
第二，火星与地球的不同之处还在于，这颗红色星球经常被巨大的沙尘暴所笼罩。这些沙尘暴通过阻挡太阳光线使火星表面温度降低。但科学家们的模拟显示，没有到达火星表面的光线反而会被困在大气中，使大气变暖，进而创造出更适合水移动的环境。
在全球发生沙尘暴的情况下，比如 2017 年环绕火星的那次，微小的水冰颗粒会在尘埃颗粒周围形成。这些质量较轻的冰颗粒比其他形式的水更容易漂浮到上层大气中，所以在这些时期，更多的水进入上层大气。
研究人员表示，与火星南半球夏季相比，沙尘暴能将更多的水带入高层大气。当水穿过中间层边界，就会发生两件事：首先，有些水会向南北漂移，流向两极，最终降落在那里。
其次，大气层上层的紫外线也能切断水分子中氧和氢之间的键，导致氢逃逸到太空中，只留下氧气。研究人员写道，这个过程可能是火星变得如此干燥的重要原因之一。