人類觀測火星的歷史很久，在最早的時候人們主要靠肉眼觀察，因為火星外表發(fā)紅，遠看像火，而且僅靠肉眼觀測的話它的行蹤捉摸不透，所以被中國古人稱為“熒惑”，有“熒熒火光，離離亂惑”的意思;再后來陰陽五行學說出現(xiàn)，火星也因其紅色而被稱為火星。直到現(xiàn)代的天文觀測手段發(fā)展出來，我們才知道火星原來并沒有火，而是一顆紅色的行星。到了上個世紀美蘇太空爭霸，相繼發(fā)射了不少火星探測器，這些近距離觀察火星的探測器則不斷帶給我們顛覆性的消息，最初是發(fā)現(xiàn)了火星上類似于河網(wǎng)的地貌，然后通過化學手段、物理手段，以及火星登陸器實地考察，越來越多的證據(jù)實錘了火星上原本就存在大量的水，現(xiàn)在可能依然存在少量的水。

那么火星上的水從哪里來的？火星上的水又為什么會消失？

火星上的河口三角洲?

一、宇宙中本來就不缺水

關于水的故事，我們要從宇宙的形成開始說起。在目前的宇宙和行星形成的理論中，宇宙大約于137億年前形成，那時候沒有各種行星和恒星，只有無數(shù)的電子和質(zhì)子。這些質(zhì)子和電子在出現(xiàn)以后很快結(jié)合，首先出現(xiàn)的是質(zhì)量較小的氫、氦、鋰、鈹?shù)仍?，這些小質(zhì)量的元素結(jié)合形成了第一代恒星，在恒星中這些輕的元素進一步聚變形成了更重的元素，比如氫元素聚變形成氦，氦聚變形成碳、氧等元素，碳、氧聚變形成鈉鎂鋁硅之類的元素……

這個過程就好像我們玩過的一款手機游戲——2048：

化學元素版2048游戲

這些元素在一代代恒星聚變過程中不斷合成越來越多。從這個過程我們就能知道，越輕的元素越多，越重的元素越少，就跟我們玩2048這個游戲是一樣的，1024和2048這種大的數(shù)字肯定是最少的。而水，則是由氫氧兩種質(zhì)量較低的元素構成的，所以實際上從化學元素上講，在宇宙中，水根本就不是一個稀罕的東西。

宇宙中排名前十的化學元素豐度表 圖/wikipedia

二、火星上水的來歷

大約50億年前，一顆大質(zhì)量的恒星死亡，在死亡過程中拋出大量的高溫星云物質(zhì)。隨后星云圍繞中心自轉(zhuǎn)，在這個過程中，99%的星云物質(zhì)匯聚到星云中心，溫度壓力越來越大，最終點燃了核聚變，這就是太陽的形成過程。

太陽形成過程示意圖 ? 圖/Science

太陽形成的同時或者是稍晚一些，部分星云物質(zhì)冷卻凝固下來，形成固態(tài)的星子，這個過程中，水就以各種形式間接或直接賦存于這些星子之中，比如單獨以氫離子或氫氧根離子形式成為某種化合物的一部分，又或者以結(jié)合水的形式賦存于巖石間。隨后，這些星子在圍繞太陽運動的過程中相互碰撞，越來越少也越來越大，于是就形成了各大行星與小行星。

火星就是其中一個行星，在火星形成的過程中，因為大量星子的碰撞帶來的熱能以及星子中放射性元素的輻射能，火星也越來越熱，最終熔化成為一個巖漿球，在這個初生的巖漿球中，各種物質(zhì)都被重新熔化形成液態(tài)的巖漿，其中的氫根、氫氧根、水分子等由此而得以自由活動，這些分子、離子在巖漿中通過各種化學反應形成水蒸氣。

等到最終火星表面冷卻之后，這些水蒸氣以雨水的形式降落下來，這就是火星上水的來源。當火星的地表冷卻以后，火星內(nèi)部的巖漿又通過火山而源源不斷向外補充著水蒸氣。

其實地球上水的來源也類似，我們可以進一步推廣到所有的巖石行星，或多或少是有水的。

三、火星上有水的那些年

在火星上有水的那些年里，形成了大量的河谷、河網(wǎng)、峽谷、湖泊，這些流水地貌與地球上的流水地貌非常相似，有科學家就曾經(jīng)專門通過對比火星和地球流水地貌的規(guī)模和特征，從而推斷火星上這些河流中的水源、水流量等等信息，有人甚至推測，曾經(jīng)火星上某些河流的水流量可能是地球上亞馬孫河水流量的10倍。

不過，可惜的是，由于目前證據(jù)還不夠多，所以關于火星表面是否有過海洋還存在著爭議。不過NASA靠著想象畫出了有海洋的火星的模樣

有海洋存在的火星想象圖 ?圖/NASA

四、火星上的水為何消失？

火星上水量充沛的年代離現(xiàn)在已經(jīng)很遙遠了，科學家們估計，火星上的水大約從41億年前就開始出現(xiàn)，到大約37億年前，水量達到頂峰，到大約30億年前，火星上的水分逐漸減少，成為如今我們看到的荒蕪模樣。

火星上液態(tài)水和火山活動的年代

火星上的水為什么會消失呢？這其實主要是因為火星上巖漿活動的逐漸減弱。我們在前文講了，水的形成其實與巖漿活動有密切聯(lián)系，巖漿活動活躍，水分補充就多，巖漿活動弱小，水分補充就少?；鹦潜鹊厍蛐『芏?，只有地球體積的38%，這意味著它冷卻的速度要比地球快很多。大約31億年前開始，火星內(nèi)部逐漸冷卻凝固，巖漿活動越來越弱，因而補充到火星地表的水也就越來越少。而火星因為個頭太小，引力也小，無法束縛水和大氣，大量的水和大氣向外逃逸跑到了太空中。凝固的火星內(nèi)部無法產(chǎn)生固定的磁場，這些磁場本來像護盾一樣保護著火星的大氣，在它消失后，來自太陽的電離物質(zhì)，不斷刮走火星上的大氣和水分。一方面補充少，一方面大量散失水分，這就是火星上水分快速消失的原因。

五、火星上還有水嗎？

目前火星水分殘留最多的地區(qū)可能要數(shù)南北極了?；鹦堑哪媳睒O和地球類似，這里也因為溫度極低而保留有大量的冰，不過火星的冰是水冰和二氧化碳干冰的混合物。

火星北極冰蓋圖 ?圖/NASA

鳳凰號在火星挖出來少許水冰，這些水冰在4天后部分升華消失 ? 圖/wikimedia

在2018年，NASA曾宣布他們在火星的南極冰蓋之下發(fā)現(xiàn)了一個高度疑似的液態(tài)水湖泊;此外，在火星某些還殘留有少量巖漿活動的區(qū)域內(nèi)，可能存在少量的地下水，這些地下水在近地表的區(qū)域內(nèi)因為溫度低而被凍結(jié)形成了冰，2008年鳳凰號探測器曾經(jīng)在火星北極挖了一個土槽，在槽中就發(fā)現(xiàn)了水冰的痕跡，這些水冰在4天后因升華而部分消失。

六、 地球會變得跟火星一樣嗎？

這個問題的回答是肯定的，地球在未來的某一天，終將變得跟火星一樣，這是一個星球的生死輪回，無法避免。但是好消息是，地球比火星大很多，所以地球冷卻會慢很多，水分的逃逸也少很多，地球內(nèi)部的巖漿也還很活躍，而地球要走到火星那一步可能還需要數(shù)十億年的時間。