4.大气

火星的大气包含95.32%的二氧化碳，2.7%的氮气，1.6%的氩气和0.13%的氧气，还有很少的水汽。平均地表气压只有600帕，约为地球表面气压的0.6%，相当于地球表面算起35千米高的气压。因此，人类无法呼吸火星空气。2003年火星大冲时地面望远镜在火星大气中发现了甲烷，后续探测确认了这一发现。由于甲烷易被紫外线分解，存在甲烷表示现在或者最近几百年内在火星上一定有甲烷的来源。火山作用、地质作用、彗星或小行星撞击甚至生物来源如甲烷古菌等都有可能。2014年12月，“好奇”号火星车监测到火星大气中的甲烷含量在20个月中飙升10倍。

由于火星大气层稀薄，而且离太阳更远，所以它比地球冷得多。火星上的平均温度约为-60℃，冬天两极附近的温度可低至-150℃，而赤道附近的中午温度可以高达20℃。火星大气环流主要为单圈环流，赤道热空气上升，漂至极区下沉，再沿地面回到赤道。在火星的夏半球，极冠的二氧化碳升华进入大气，使气压升高；而冬半球由于二氧化碳凝华，气压下降，造成南北压力差，空气由高压的夏半球流向低压的冬半球，形成季节性冷凝流。随着季节的变化，火星气压变化可达25%。

有时，火星上甚至会下雪。火星上的雪花是由二氧化碳而不是水组成的，它们被认为是非常小的颗粒，可以产生雾的效果，而不是像飘落的雪花那样。火星尘暴是太阳系中最大的尘暴，能够覆盖整个星球并持续数月之久。这些尘暴通常在春季或夏季发生。巨大的沙尘暴经常卷起覆盖在火星表面的氧化铁尘埃，这些尘埃悬浮在大气层里，将火星的天空变成了锈褐色。火星上还有一种螺旋上升的小型灰尘龙卷风，一般称之为尘卷风，游走在火星沙漠上。

科学家认为，火星在其历史早期可能拥有更厚的大气层——在诺亚纪火星的大气层可能比地球的大气层还要稠密。但是，现在这颗红色星球已经失去了大部分大气，从温暖潮湿的世界变成了我们今天看到的寒冷干旱的荒漠。火星的引力较小，没有全球性磁场，使得大气层很容易受到太阳风的侵袭。来自美国宇航局MAVEN任务的数据表明，火星大气中的二氧化碳是在太阳风（太阳风是来自太阳的持续粒子流）作用下，散布到了太空中，使得火星大气不断变得稀薄。

图3-19 40亿年前火星的样子（想象图）