火星的大气为什么没救了？《下一站火星》#9
如果把地球看作一个鸡蛋，那么人类就是生活在鸡蛋壳上的小小生物，这一层蛋壳就是我们接触的地壳。这层地壳仅仅5-70千米厚，最多到地球半径的1%左右，相比鸡蛋之于鸡蛋壳要薄太多。
然而事实上我们生存的区域比地壳还要薄很多，仅是薄薄的一层土壤和海洋而已。
再往上，就是大气，航天领域把大气的边界界定到100千米高的卡门线，越过之后就几乎没有大气成分，用以保护卫星的火箭整流罩也都在这里被扔掉。
但实际上即便把更远的大气都收集在一起，大气的含量也极少。
剥离地球上所有大气和水后的地球丑陋不堪，但大气和水比起地球其实就这么点。。。。（图源见水印）
但就这么一点水、一些空气，滋养了地球上所有的生物。
而到了火星，首先，空气几乎没了。
在过去的几十亿年内，火星失去了几乎所有的氧气，氮气，大气密度大约是地球的1%。
氧气和氮气在地球大气中占据了近99%的比例、二氧化碳仅占0.04%不到。相比而言火星仅剩下的二氧化碳占据了大气95.3%，还有2.7%的氮气，氧气仅有0.1%。
虽然地球上0.04%的二氧化碳就已经导致温室效应，火星上应该更为糟糕，但无奈它的大气密度实在太低，气压也只在地球的0.6%左右，近乎真空，温室效应几乎可以忽略不计。
这是为什么？
1.失去了空气来源
如果不浇水，仙人掌也有干涸而死的一天。
如果没有空气补充，行星大气也有逐渐逃逸殆尽的一天。
地球地核和火山爆发/地质运动（图源： http://dkfindout.com）
所有的高温物体都有缓慢冷却的一天，任何一颗行星的内核也不例外，生活经验也告诉我们一个道理：体积越大、质量越大的东西保温效果越好，比如煮熟同一锅鹌鹑蛋和鸡蛋后放入凉水里，鹌鹑蛋可以立即下手吃，但鸡蛋还可能烫到手；更冷的北方的熊（北极熊）和老虎（东北虎）比更热的南方的同类体积和重量更大也是这个道理。
想必你也知道意思了：只有地球15%体积、10.7%质量的火星，内部早就凉了，大规模地质活动几乎为0。
那么就没办法将地底的金属、炭、硫、硅、氢、氧、氮等元素以火山爆发、地质运动等方式输送至地面，没有大气的进一步补充，也失去了创造生命和维持生命的可能。
火星的大小也使得它一旦冷却就陷入了几乎不可能再次孕育生命的恶性循环中，很多元素的循环都停止下来，没有生机。
2.没有磁场无法抵御太阳和宇宙的伤害
即便是仙人掌，也会想办法减少蒸发，但如果一直暴晒而没有夜晚，它也受不了。
如果行星空气没有任何保护，它自然会一直流失。
先以地球为例：地壳之下，就是更重要的地幔和地核，直达地心。这里是超级高压高温的环境，所有的物质都处于熔融状态，越重的元素-铁和镍-逐渐沉积到中心，温度高达4000-6000摄氏度，它们还在不断缓慢流动。这部分液态内核就号称地球的发电机，因为它的能量并不来自太阳，而是来自地球形成之初时所获取的宝贵财富。
相比于它们的高温和致密结构，这些铁镍金属的缓慢流动为地球上所有生命带来了最宝贵的一个财富：地球磁场。
地球磁场是地球所有生命的最终庇护 ©ESA
整个地球就象形成了一个巨大的吸铁石，地磁南极和地磁北极之间形成了一个巨大的网络将地球包围其中，这个网络实在太过巨大以至于可以有效保护地球周边数万千米处。虽然它的能量很弱，连一个普通吸铁石的强度都不如，但在这么一个持续了数十亿年的巨大网络保护下，太阳风和各种宇宙高能射线绝大部分被阻拦在地球之外，大气也可以稳定被保护下来。
否则如果磁场消失，不仅大气将会被强大能量的太阳风缓慢剥离，地球上的绝大部分生命也会因为各种辐射而消失。这一切的秘诀都在于地球依然有一个强大的液态内核处于活跃状态，它激发了地球的强大磁场。
而火星“发电机”早就停止工作了。这导致火星几乎丧失了所有的磁场，完全不足以庇护它的大气。
在亿万年的历程中，太阳风不断让外层大气带上电、最后大气不断被剥离。分子量越小的大气分子越容易吸收能量逃离，直到今天火星仅剩下较重的二氧化碳等分子量较大物质为主的大气，但它们还在逃走。
3. 火星引力太弱了
小花盆，撑死能容下多少水？换成无垠的大地，是不是好很多？
一个小行星，给你磁场给你大气，但你引力够束缚气体么？
地球/火星/月球对比（图源： http://flickr.com）
逃脱地球引力影响，你需要达到11.2千米/秒，很多大气还能被牢牢守住。
逃脱火星引力影响，你只需要达到5.0千米/秒，还能有极其稀薄的大气。
逃脱月球引力影响，你甚至只需要2.4千米/秒，所以就近乎真空了。
综上，火星地质运动基本停止，失去了大气的补充。同时自己内部凉掉，几乎没有磁场的保护。最后的最后，引力太弱小，面对太阳风和宇宙射线的冲击，毫无办法。
这很符合人类探测器从60年代到21世纪的前后研究结论对比，告诉我们：火星大气还在进一步流失。
可以说：全面改造火星大气，是没有前途的。
未来人类入驻火星，只能建立完全封闭的大型基地。
还有更多火星相关内容在本人自己录制的喜马拉雅音频，可以听一听：
这是本专栏《下一站火星》写作计划的第九篇，往期内容：
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