这颗红色星球是一个死寂的星球，但它并非一直如此。探测器和卫星已发现确凿证据表明，尘土飞扬的火星平原曾经河流奔腾，汇聚成巨大的湖泊，甚至可能流入全球性海洋。温暖湿润的古火星可能为任何新兴的微生物提供了一个舒适的气候，就像地球一样。
时过境迁。数十亿年后，地球仍然是一颗蓝色的星球，而火星却已成为其昔日辉煌的干枯残骸。尽管大部分的干涸是由于火星大气层灾难性的丧失造成的，但火星仍保留了部分水分。然而，即使是这点微薄的水量也在流失。
那么，火星是如何走向死亡的呢？通过轨道探测器反复掠过火星大气层的上层，研究人员又获得了拼图的另一块——他们发现 H2O 分子不知何故比预测的更容易穿过保护性大气层屏障。
“这是出乎意料的，”亚利桑那大学行星化学家、《科学》杂志今日发表的最新研究的作者之一 Shane Stone 说。“当水被破坏时，破坏发生在近乎大气层的边缘，它会相当容易地逃逸。”
在太阳系早期，年轻的火星可能和年轻的地球没有太大区别。两颗行星都有熔融的带电金属核心。金属在液态电流的搅动下，在行星周围形成了磁场屏障。这些磁场能够抵御太阳风和太阳年轻时期频繁耀斑的电磁攻击，保护行星 nascent 的大气层。厚厚的气层包裹着，水流淌在两颗行星的地表。
但火星太小了，无法长期保持宜居性。它比它那更大的“兄弟”冷却得更快。地核凝固。保护性的磁场屏障消失了。太阳摧毁了大部分大气层。地表大部分液态水也很快随之消散到太空。重建这三十亿年的历史一直是火星大气和挥发物演化（MAVEN）卫星的主要任务，该卫星自 2014 年以来一直在绕火星运行。
现在，MAVEN 的新测量数据为火星水分流失的最新篇章增添了新的细节。
自 20 世纪 60 年代末以来，行星科学家们一直认为火星现存的 H2O 储存相对安全。地表或地表附近的冰块会逐渐转化为水蒸气分子，上升到稀薄的大气层，直到温度过低，它们会凝结成云。同样的寒冷空气屏障——“潮湿层”——通过将水困在云中并阻止氢气飘走，保护着地球上的水。
然后 MAVEN 来了，它每次轨道都会进入大气层边缘，直接采样来自火星水中的离子。通过重建原始分子，Stone 和他的同事们惊讶地发现，在 90 英里（约 145 公里）以上的地表上方，有很多 H2O 在飘荡——远远超出了潮湿层。大气层中如此高的水分最终会被分解成氧气。氧气继续分解，而氢气足够轻，可以永远逃离行星。
通过分析上层大气的水含量如何随时间变化，该团队还发现了两个线索，解释了火星的潮湿层为何如此糟糕。
首先，MAVEN 检测到大气层在冬季变干，在夏季变湿。其次，这艘航天器已经绕火星运行了足够长的时间，目睹了几次区域性沙尘暴，期间水分含量有所增加。这颗轨道飞行器还碰巧在 2018 年 6 月的一场沙尘暴期间运行（这是一场十年来罕见的、极其猛烈的沙尘暴，导致“机遇号”探测器报废），这场沙尘暴导致上层大气的水分飙升至正常水平的大约二十倍。
Stone 说，这些趋势强烈表明，火星的潮湿层会定期失效，因为大气层变得过热，例如在行星夏季更靠近太阳时，或者当大气层被沙尘搅动时。另一艘航天器的独立温度读数证实，大气层湿润期与相对的热浪期吻合。
虽然火星的潮湿层本不应形成完美的密封，但 MAVEN 的测量表明，它的泄漏比预测的要严重得多。研究人员估计，在过去十亿年里，季节性升温、年度区域性沙尘暴和十年一次的超级沙尘暴导致火星损失的水量足以覆盖全球，形成一个两英尺深的海洋。Stone 说，这只是火星在其整个历史中损失的水量的一小部分（足以将地球淹没在几十到几百英尺深的海洋中），但这却是该行星至今仍在不断干涸的主要原因。
虽然火星的脱水本会毁灭其表面的任何生命，但地球生物可以安然无恙，因为我们不会遭受同样的命运。根据 Stone 的说法，地球确实会不断地因“大气逸散”而损失 H2O，但速度非常缓慢，不足以引起任何担忧。相反，我们的星球还有十亿到二十亿年的时间保持蓝色，之后更明亮的太阳将蒸发我们的海洋，将恒温器调高几百摄氏度。
