30亿年前火星含水量超地球，如今滴水不剩，科学家找出幕后黑手

30亿年前火星含水量超地球，如今滴水不剩，科学家找出幕后黑手

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宇宙浩瀚无际，目前我们所能探测到的范围约是90亿光年，还不到整个宇宙的1%。在宇宙中，存在海洋的星球多的数不胜数。但其中也有很多海洋在星球上翻腾了几十亿年，还是抵不过某些客观因素的影响，最后都干涸了。

火星便是典型的例子，据分析，约在30亿年前，火星上曾存在着一片面积比北冰洋都要大的海洋。海洋面积约占星体面积的五分之四。但是，如今我们已经无法再找到火星上这片海洋的痕迹，到底是什么原因造成了火星表面海洋大面积流失呢？

NASA首席科学家兼天体生物学家迈克尔·迈耶曾称此为宇宙内巨大谜团之一。为了解开这一谜团，他与团队的工作人员一起对火星表面海洋消失背后的原因展开了研究。

经过一系列研究，迈克尔·迈耶初步得出结论，可能是陨石或者是小行星的撞击使火星上的海洋消失了。对此迈耶解释到，太空陨石或是小行星的撞击虽然不足以摧毁整个星球，但是足以撕裂星球上的大气层以及破坏星球的环境。

此外，迈耶还考虑到，也有可能是彗星突然光临火星，从而给火星带来了这场浩大的灾难。迈耶曾用一句话来总结他对彗星的看法：彗星能给予你的帮助，日后，它也可以全部带走。这与我国古代所流传的“水能载舟，亦能覆舟”的说法意思相似。

从迈耶的观点来看，数亿年前，彗星曾给火星带来了初始水资源，如今，彗星同样可以火星上的水资源全都带走。那么，彗星也有可能是造成火星海洋大面积流失的罪魁祸首

随着研究的深入，迈耶将目光投向了太阳风，他认为火星海洋大面积消失或许与太阳风存在着千丝万缕的联系。

我们知道，太阳本身便是一颗炽热的星体。同时，太阳能够不断地将自身炽热的粒子喷给其他星球，例如喷给地球和火星。同样是受到太阳辐射粒子的影响，为什么火星上的海洋消失了，而地球上的海洋如今依旧安然无恙呢？

科学家指出，这主要与星球的磁场有关。地球周围充满磁场，而火星周围几乎没有磁场。没有磁场的阻隔，星球便十分容易会受到太阳风的轰击。太阳风往往能够分离星球表面的水分，同时还能将星球上的水分推往太空。

以上便是关于火星上海洋消失原因的主要猜测，而到底哪种原因才是造成火星上海洋大面积消失的根本原因，我们目前尚不可知。要想彻底揭开这一谜团，还需进行进一步探索。

http://t.cj.sina.com.cn/articles/view/6372110162/17bceaf52001004utr?cre=sinapc&mod=g&loc=5&r=0&doct=0&rfunc=16&tj=none

    太阳为什么吹干火星表面的水？

     太阳本身便是一颗炽热的星体。同时，太阳能够不断地将自身炽热的粒子喷给其他星球，例如喷给地球和火星。同样是受到太阳辐射粒子的影响，为什么火星上的海洋消失了，而地球上的海洋如今依旧安然无恙呢？

     科学家指出，这主要与星球的磁场有关。地球周围充满磁场，而火星周围几乎没有磁场。没有磁场的阻隔，星球便十分容易会受到太阳风的轰击。太阳风往往能够分离星球表面的水分，同时还能将星球上的水分推往太空。

     我们的研究表明，行星轨道偏心率的大小也是火星表面水消失的原因之一：

     类比于彗星质量的消失，我们可以模拟出行星大气的消失过程。当轨道偏心率较大的行星向太阳靠近时，太阳风和太阳辐射将一部分大气物质吹走，形成背光的“气尾”；当行星向离开太阳的方向运动时，“气尾”收缩。行星每靠近太阳一次，就失掉相当大数量的大气质量。这是近日行星原始大气完全丧失殆尽的原因，也是水星和火星的大气非常稀薄的原因。因为在近日行星中，水星与火星的轨道偏心率最大，分别为0.206和0.093；而地球的偏心率较小，为0.017，金星的偏心率更小，为0.007。显然，近日行星的大气密度与其轨道偏心率成反比。类比与彗星的大气散失，就可以解释为什么近日行星中轨道偏心率大的行星大气散失的比较多，大气非常稀薄[3-8]。

     火星的轨道偏心率最大，为0.093；而地球的偏心率较小，为0.017。这是地球存在浓密的大气和水，火星大气稀薄和缺少水的根本原因。

抢救文献：专家观点仅仅是某专业的观点——大气的气尾（重发）

已有 2137 次阅读 2011-4-1  13:52  

这是2004年发表的博客，已被有些网站删除，转发至此，以备引用，尚有网站可证明。

透过专家看世界：专家观点仅仅是某专业的观点

                                    杨学祥

摘   要：太阳风不仅使彗星产生彗尾和地磁场产生磁尾，而且使行星产生“气尾”。彗星的物质损失和行星的大气损失同样起源于太阳风的作用。由于地球磁场可以使地球大气免受太阳风的直接轰击，因而地磁场对地球大气有保护作用。就行星大气散失速度的变化快慢而言，地磁场的强度变化和地球轨道偏心率的变化是至关重要的。地磁场减弱可导致太阳风侵袭地表和大气逃逸。这对生物而言，无疑是一场灾难。对自然界，全球5摄氏度的平均温差，可导致冰期与间冰期的更迭；对于局部地区昼夜温差而言，5摄氏度的变化人们习以为常。忽视局部变化与全球变化的区别，实质是忽略了能量量级的区别：全球平均温度升高5度与局部地区平均温度升高5度所需能量是不可比拟的。

关键词：地磁反向，太阳风，彗尾，磁尾，气尾，地球轨道

瞎子摸象的寓言人人皆知。对于未知领域，人们的研究方法并不比瞎子摸象强多少：不同的专家以不同专业的知识观察同一事物的不同侧面，片面性在所难免。综合不同专家的全部观点，去粗取精，去伪存真，由此及彼，由表及里，才能得到一个真实的事物全貌。这也是兼听则明，偏信则暗的道理。

1．  中国地震局专家认为地磁倒转对人类危害不大

4月21日，北京科技报发表了《科学家担心南北极磁极倒转》一文，引述了国外专家的研究成果，提出如果南北磁极倒转将给地球生物带来巨大灾难。近日本报记者专程走访了中国地震局有关专家，他们却表达了截然不同的观点。

　　美国《科学》杂志一篇最新的文章提出：最近150年来，地球南北极所产生的磁场，正持续地急剧衰减，如果以这种速率发展下去，地磁场将在下个千年的某个时期彻底消失。

　　假如地球的磁场真的消失意味着什么？其对地球的影响绝不仅仅是指南针不能指南那样简单。一些外国科学家们严肃地指出：如果地球失去了地磁保护伞，高能宇宙粒子和太阳粒子将毁坏人造卫星，与人类息息相关的事物将暴露在致命的宇宙辐射之下。

　　所幸更多的专家认为地磁场并不会真正消失，地球磁场的衰减只是地球南北两个磁极倒转中的过渡而已。有专家指出，在过去的5亿年中，地球发生过数百次这种所谓的地磁极性倒转。你也许会问：在由陆地和海洋组成的地球表面，怎么会有磁场？如果在下个千年遇到了磁场倒转，人类真的会有大劫难吗？

　　中国地震局地球物理研究所地磁教研室副主任詹志佳研究员指出：1900年到2000年的一百年间，地球南北极的磁场一直在衰减。2000年后的趋势，表面上看起来是可以预测。但前百年的下降曲线并不是直线，下降的速率也并不只一个，时快时慢。自然也存在曲线探底后，在三年五年以后慢慢上升的可能。现在计算机可以用一些模型来模拟磁场变化。有些假设对过去的情况是成立的，对以后是否成立有待研究。《科学》杂志上的结论也只是基于历史经验和现在电脑模拟研究后的推测。

　　地球磁场倒转究竟会给人类的生活和周围的环境带来怎样的影响？“上次地磁倒转是百万年前的事，所以没有历史记载。但从生物磁学上分析，生物在磁场中要受到磁场的约束。一些实验表明，磁场的强弱对某些生物的行为是有影响的。有些专家做过统计，地球磁场改变对心脏病有影响。地磁场变化期间，部分病人会有些烦躁。由此推测，地磁场倒转时，地磁的剧烈变化还是对人类有一定影响。”詹研究员如此解释。

　　詹研究员说：“生物学家研究发现，可以远距离精确飞行的信鸽是靠地磁来辨别方向的，如果地磁场发生变动，一定会对其飞行路线有干扰。”

　　他同时强调：“即使地磁发生倒转，也不可能出现灾难性的后果，不会发生人类不能生存这样的现象。现在宇航员已经置身地磁场外仍然活得很好，虽然他们受过专门的训练，但说明一个事实，人类在经过一定训练，脱离地磁场也一定可以生存。”

地磁场倒转后，其强度又是否会发生变化呢？詹研究员告诉记者：地磁的强度会有一定的变化，但没有必要担心，因为整个地球磁场是一个弱磁场，现在地表的磁场平均强度只有1高斯。一般地区又往往只有0.5 -0.6高斯。比如北京地区的地磁辐射就只有0.55高斯。而在一个普通磁铁旁边的辐射都有几个或几百高斯，电子加速器边的辐射是几兆高斯，甚至更强。当一个磁铁放在我们身边，也不觉得怎样。即使我们在辐射很大的加速器旁边，也没有明显感觉。所以地磁场这个弱磁场的变化不会给我们的生活带来大影响[1]。

地磁强度的变动对人类本身的直接影响如上述所言，但其间接影响却远远出乎人们的意料。太阳风侵袭增强和地球大气逃逸增多是不能忽视的问题。

2．  彗星的质量如何逐渐消失？

彗星的轨道是扁长椭圆形、抛物线乃至双曲线。显然，沿抛物线或双曲线轨道运动的彗星是非周期彗星，它们会一去不返、逃离太阳系。椭圆轨道偏心率很大的彗星，其公转周期也很长，要几百年乃至几万年才回归太阳系一次，在人类文明史中只有短周期的彗星（公转周期小于200年）才被多次观测到。

肉眼看见的亮彗星，可从形态特征上分为三部分：彗核、彗发、彗尾。彗星头部（彗头）中央的亮点称为彗核。彗发是彗核周围延展相当大范围的朦胧大气。彗尾是从彗头往背向太阳方向延伸很长的淡淡光带。一颗彗星在绕太阳公转中，其亮度和形态随它离太阳远近（日心距）而变化。当彗星离太阳很远时（大于4天文单位），只是很暗的星点状，这主要是赤裸的彗核，或许还有未很好发育的彗发。随着彗星走近太阳，亮度增强，到离太阳约3天文单位时，彗发开始发展，更近太阳时，彗发变大变亮。到离太阳约1.5天文单位时，彗发的半径可达10一100万公里。再近太阳时彗发略变小些。彗星过近日点后，随着它远离太阳，彗发也逐渐变小到消失。彗星从远处走到离太阳约2天文单位时，开始生出彗尾。随着彗星走近太阳，彗尾变长变亮。彗星过近日点后，随着远离太阳，彗尾逐渐减小到消失。彗尾最长时达上亿公里，个别彗星的彗尾长达3亿2千万公里，超过太阳到火星的距离。

究竟彗尾是怎样形成呢？17世纪时，牛顿认为彗尾是由于光的斥力作用，即太阳辐射压力。后来发现太阳风是彗星产生彗尾的主要作用力。所谓太阳风就是太阳向外喷射出的高能粒子流，太阳风的平均速度是每秒300～500千米，对彗星造成强大的推斥力。太阳辐射及太阳风就是促成彗尾形成的两股原动力，所以彗尾要在彗星接近太阳时才出现，彗尾的方向永远背向太阳。当轨道偏心率极大的彗星向太阳靠近时，太阳风和太阳辐射将彗发物质吹走，形成背光的彗尾；当彗星向离开太阳的方向运动时，彗发和彗尾收缩。彗星每靠近太阳一次，就失掉相当大数量的质量，相当于彗星质量的0.1%到1%。显而易见，短周期彗星的生命时期是短暂的。彗核表面物质在接近太阳时不断转变为彗发和彗尾，被太阳风吹散到太空[2]。

3．  行星的大气是如何消失的？

类比于彗星质量的消失，我们可以模拟出行星大气的消失过程。当轨道偏心率较大的行星向太阳靠近时，太阳风和太阳辐射将一部分大气物质吹走，形成背光的“气尾”；当行星向离开太阳的方向运动时，“气尾”收缩。行星每靠近太阳一次，就失掉相当大数量的大气质量。这是近日行星原始大气完全丧失殆尽的原因，也是水星和火星的大气非常稀薄的原因。因为在近日行星中，水星与火星的轨道偏心率最大，分别为0.206和0.093；而地球的偏心率较小，为0.017，金星的偏心率更小，为0.007。显然，近日行星的大气密度与其轨道偏心率成反比。类比与彗星的大气散失，就可以解释为什么近日行星中轨道偏心率大的行星大气散失的比较多，大气非常稀薄[3-8]。

原苏联“福波斯”2号探测器发现，在火星黑夜的一侧现在仍有大量氧气向宇宙流失[9]。这一事实证明了火星背光气尾的存在。由以上推理可知，公转轨道偏心率很大的火星向太阳靠近的时候，背光“气尾”变长且质量损失变大；远离太阳的时候，背光“气尾”变短且质量损失减少。

行星的轨道偏心率不是固定不变的。例如，地球的轨道偏心率有10万年的变化周期，最大值为0.0607，最小值为0.0005。因此，在轨道偏心率最大时，地球大气散失较多，空气稀薄使保温性变差，因而使降温幅度变得更大，这就使地球气候的近10万年变化周期表现得尤为明显。这意味着地球大气的密度随地球轨道偏心率变大而变小，由此产生的氧气和臭氧的减少或消失可引发大规模的生物灭绝。

火星探测发现的过氧化氢表明太阳风的直接轰击可破坏臭氧。美国空间科学研究所的科学家们在火星大气层中第一次发现了过氧化氢。科学家指出，这种化合物有剧毒，几乎可以导致任何生物死亡，也许这就是造成火星大气及其表面没有任何生命迹象的原因。科学家指出，过氧化氢在火星大气中的含量并不大，大概相当于地球大气中臭氧的含量。但是，过氧化氢却是造成火星大气充满二氧化碳和一氧化碳的最主要原因。如果没有过氧化氢的话，火星大气中应该有至少10%的氧气[10]。

4．  行星磁尾的形成和作用

地球有相当强烈的磁场，研究地球磁场的结果表明，围绕地球存在着一个地磁场，磁力线就从一极出发通向另一极，磁针在地面上任何一点所指的方向，就是磁针所在地方那个地点的磁力线方向。地球磁场受太阳风的强烈影响。太阳风是一种由太阳发出的高能带电粒子流。因为这些微粒带电，故太阳风具有磁场。太阳风磁场对地球磁场产生一种作用，好像要把地球磁场从地球上吹走似的。在地球的向日面，地球磁场被压缩，磁层顶到地心大约有10个地球半径的距离。在地球的背日面，地球的磁场形成了一个磁尾。在该方向25个地球半径的地方仍可测到地球磁场。磁尾的长度大概绵延40个地球半径左右。磁尾北部的磁力线指向地球，磁尾南部的磁力线则背向地球。磁尾内这两种磁性完全相反的部分之间的界面称为中性面，中性面上的磁场强度几乎是微乎其微。

这样看来，太阳风不仅使彗星产生彗尾和地磁场产生磁尾，而且使行星产生“气尾”。彗星的物质损失和行星的大气损失同样起源于太阳风的作用。由于地球磁场可以使地球大气免受太阳风的直接轰击，因而地磁场对地球大气有保护作用[3-8]。就行星大气散失速度的变化快慢而言，地磁场的强度变化和地球轨道偏心率的变化是至关重要的[11]。地磁场减弱可导致太阳风侵袭地表和大气逃逸。这对生物而言，无疑是一场灾难。

对自然界，全球5摄氏度的平均温差，可导致冰期与间冰期的更迭；对于局部地区昼夜温差而言，5摄氏度的变化人们习以为常。忽视局部变化与全球变化的区别，实质是忽略了能量量级的区别：全球平均温度升高5度与局部地区平均温度升高5度所需能量是不可比拟的。

现在地表的磁场平均强度只有1高斯。一般地区又往往只有0.5 -0.6高斯。比如北京地区的地磁辐射就只有0.55高斯。而在一个普通磁铁旁边的辐射都有几个或几百高斯，电子加速器边的辐射是几兆高斯，甚至更强[1]。但是，人们可以制造出辐射为几兆高斯的电子加速器，却不能轻易地复制出平均强度只有1高斯的地球磁场。两者所需的能量是不可比拟的。人类不可能复制出一个适于人类生存的地球，这正是生态环境保护的全部意义。

美国“机遇”号火星车的最新探测结果显示，现在干燥寒冷的火星，历史上也许有过一番海涛拍岸的景象，火星表面过去可能部分为咸海所覆盖。如此浩翰的大海现在究竟在哪里？这一番“沧海桑田”的变化原因何在？连日来，日本科学家不断对此发表看法[9]。火星有一个比地球弱得多的磁场，火星磁场减弱是不是沧海巨变的原因呢？

参考文献

杨冬红，杨学祥，刘财。2004年12月26日印尼地震海啸与全球低温。地球物理学进展。2006，21（3）：1023-1027 

透过专家看世界：专家观点仅仅是某专业的观点

作　者：杨学祥　　上传日期：2004-7-26

http://www.envir.gov.cn/forum/20043755.htm

http://blog.sciencenet.cn/blog-2277-428706.html