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火星的大气层非常稀薄，仅占地球大气层的不到百分之一。然而，这颗红色星球曾经明显有河流和湖泊，这表明存在一个更大的隔热层。火星浓厚的大气层都到哪里去了？解决这个谜团是美国宇航局火星大气与挥发物演化（MAVEN）探测器的首要任务，该探测器于周日晚上（9月21日）抵达火星轨道。
科罗拉多大学博尔德分校的 MAVEN 首席研究员布鲁斯·贾科斯基上周告诉记者说：“关于火星的一个非常重要的首要问题是那里是否曾经存在生命。”大多数科学家认为，生命需要液态水——就像地球上所有的生命一样。Maven 的测量旨在研究其现在的大气层，并回溯到过去，以了解它曾经是什么样子以及它是如何消失的。“我们正在了解火星宜居性的历史，”他说。
自 2013 年 11 月发射以来，该探测器一直在向火星行进。周日晚上，该探测器完成了一项棘手的轨迹机动，使火星的引力将其捕获到轨道中。在接下来的六周内，MAVEN 将逐渐降低高度，将其目前 35 小时的椭圆轨道缩小为一个只需四个半小时即可完成的更紧密的圆形轨道。它的八个仪器将在 11 月进行检查并开始进行科学测量。
如果一切顺利，MAVEN 的科学家希望与印度火星轨道探测器的研究人员协调合作，该探测器计划在 MAVEN 到达三天后的 9 月 24 日到达轨道。MAVEN 将专注于火星的上层大气层，而印度任务将采取更广泛的方式，对行星的表面和大气层进行成像和表征。与 MAVEN 相比，它的科学能力相对较弱，但如果它成功到达火星，它将成为第一个这样做的亚洲探测器。“印度和美国宇航局都对合作和关联数据集非常感兴趣，”美国宇航局行星科学部门主管吉姆·格林说。“我认为，随着两个探测器都进入轨道，科学团队开始了解他们的数据，这些机会将会打开。”
火星稀薄的大气层含有 95% 的二氧化碳，以及少量的氮气、氩气、氧气和其他化学物质。科学家们假设了大气层大量逃逸的两种主要途径：它可能通过地表渗入到行星的地壳中，或者漂浮起来并丢失到太空中。为了寻找线索，MAVEN 将观察气体何时以及如何从大气层顶部被剥离——这个过程被认为是受太阳风相互作用驱动的。“问题是，在很长一段时间内，这个过程或任何其他正在运行的过程是否负责移除了大部分气体，”贾科斯基说。
MAVEN 将获得彗星 C/2013 A1（又名 Siding Spring）的额外好处，它将偶然地在 10 月 19 日巡航至距离火星 130,000 公里的范围内。撞击火星大气层的彗星尘埃和气体将呈现自发的化学实验，并应深入了解彗星和火星大气层的组成。“在距离火星如此之近的情况下接近的机会大约是百万分之一，”贾科斯基说，“所以我们能在这里得到这个机会真是太幸运了。”
MAVEN 是全面科学进攻火星的最新成果，主要由美国宇航局领导，旨在填补我们邻近行星的全面故事。该探测器将加入美国宇航局的另外两个正在运行的轨道飞行器——火星奥德赛号探测器和火星勘测轨道飞行器——以及机遇号和好奇号探测器。欧洲的火星快车轨道飞行器是目前唯一在火星上运行的另一艘探测器。这些任务不仅旨在了解火星上是否曾经存在生命；它们还为未来人类的探索奠定了基础。“这是我们火星之旅的下一个重要步骤，”贾科斯基说。“正是行星科学家为我们开辟了道路，让我们了解我们需要了解的关于火星的一切，以便人类能够安全地在火星上着陆、探索和旅行。”在美国宇航局看来，在红色星球上的每一个新发现都有助于实现人类在火星上留下第一个脚印的那一天。