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火星的大氣層非常稀薄，僅佔地球大氣層的不到百分之一。然而，這顆紅色星球曾經明顯有河流和湖泊，這表明存在一個更大的隔熱層。火星濃厚的大氣層都到哪裡去了？解決這個謎團是美國宇航局火星大氣與揮發物演化（MAVEN）探測器的首要任務，該探測器於週日晚上（9月21日）抵達火星軌道。
科羅拉多大學博爾德分校的 MAVEN 首席研究員布魯斯·賈科斯基上週告訴記者說：“關於火星的一個非常重要的首要問題是那裡是否曾經存在生命。”大多數科學家認為，生命需要液態水——就像地球上所有的生命一樣。Maven 的測量旨在研究其現在的大氣層，並回溯到過去，以瞭解它曾經是什麼樣子以及它是如何消失的。“我們正在瞭解火星宜居性的歷史，”他說。
自 2013 年 11 月發射以來，該探測器一直在向火星行進。週日晚上，該探測器完成了一項棘手的軌跡機動，使火星的引力將其捕獲到軌道中。在接下來的六週內，MAVEN 將逐漸降低高度，將其目前 35 小時的橢圓軌道縮小為一個只需四個半小時即可完成的更緊密的圓形軌道。它的八個儀器將在 11 月進行檢查並開始進行科學測量。
如果一切順利，MAVEN 的科學家希望與印度火星軌道探測器的研究人員協調合作，該探測器計劃在 MAVEN 到達三天後的 9 月 24 日到達軌道。MAVEN 將專注於火星的上層大氣層，而印度任務將採取更廣泛的方式，對行星的表面和大氣層進行成像和表徵。與 MAVEN 相比，它的科學能力相對較弱，但如果它成功到達火星，它將成為第一個這樣做的亞洲探測器。“印度和美國宇航局都對合作和關聯資料集非常感興趣，”美國宇航局行星科學部門主管吉姆·格林說。“我認為，隨著兩個探測器都進入軌道，科學團隊開始瞭解他們的資料，這些機會將會開啟。”
火星稀薄的大氣層含有 95% 的二氧化碳，以及少量的氮氣、氬氣、氧氣和其他化學物質。科學家們假設了大氣層大量逃逸的兩種主要途徑：它可能透過地表滲入到行星的地殼中，或者漂浮起來並丟失到太空中。為了尋找線索，MAVEN 將觀察氣體何時以及如何從大氣層頂部被剝離——這個過程被認為是受太陽風相互作用驅動的。“問題是，在很長一段時間內，這個過程或任何其他正在執行的過程是否負責移除了大部分氣體，”賈科斯基說。
MAVEN 將獲得彗星 C/2013 A1（又名 Siding Spring）的額外好處，它將偶然地在 10 月 19 日巡航至距離火星 130,000 公里的範圍內。撞擊火星大氣層的彗星塵埃和氣體將呈現自發的化學實驗，並應深入瞭解彗星和火星大氣層的組成。“在距離火星如此之近的情況下接近的機會大約是百萬分之一，”賈科斯基說，“所以我們能在這裡得到這個機會真是太幸運了。”
MAVEN 是全面科學進攻火星的最新成果，主要由美國宇航局領導，旨在填補我們鄰近行星的全面故事。該探測器將加入美國宇航局的另外兩個正在執行的軌道飛行器——火星奧德賽號探測器和火星勘測軌道飛行器——以及機遇號和好奇號探測器。歐洲的火星快車軌道飛行器是目前唯一在火星上執行的另一艘探測器。這些任務不僅旨在瞭解火星上是否曾經存在生命；它們還為未來人類的探索奠定了基礎。“這是我們火星之旅的下一個重要步驟，”賈科斯基說。“正是行星科學家為我們開闢了道路，讓我們瞭解我們需要了解的關於火星的一切，以便人類能夠安全地在火星上著陸、探索和旅行。”在美國宇航局看來，在紅色星球上的每一個新發現都有助於實現人類在火星上留下第一個腳印的那一天。