经过十年的探索，美国太空总局（NASA）的火星大气与挥发物演化任务（MAVEN）首次报告直接观察到一种难以捉摸的大气逃逸过程，称为溅射，这可能有助于科学家解答有关火星水分流失的问题。
艺术家搭建的MAVEN卫星绕行火星的示意图。
过去大量的证据显示数十亿年前火星表面存在水，但科学家们一直不知道“水到底去了哪里？为什么会消失？”因此，NASA在2014年将MAVEN卫星投入绕火星轨道，目的是研究火星大气，以及是什么原因让火星大气变得如此稀薄与干燥。经过十年的观测统计，MAVEN任务团队认为水气从火星大气逃逸的过程，和一种称为溅射（sputtering）的过程有关。
溅射指得是高层的大气粒子受到高能的带电粒子撞击之后，被撞出火星的过程，就好像台球一样。由于火星缺乏自身磁场的保护，来自太阳发出的太阳风便不断通过溅射，侵蚀着火星的高层大气。一旦火星的大气减少，地面的大气压力下降，地表的液态水也无法维持稳定的液态，遂逐渐蒸发，并与高层大气一起被溅射出火星。
MAVEN任务团队试图通过观察火星高、低层大气中氩同位素的比例，还原整个溅射的过程。元素最基本的单位：原子是由质子、中子和电子组成，质子数量相同的原子具有相同元素的化学特性，但当质子数相同、中子数却不同时，尽管化学特性相同，但原子质量却不一样，这种原子便称为同位素。科学家预期由于质量较轻的氩同位素比较容易被溅射出火星，使得高层大气中重氩同位素的比例会高于低层大气。
然而，整个溅射过程比团队当初所预期的还难以直接观测到。研究团队利用MAVEN上搭载的太阳风离子分析仪、磁力仪、中性气体与离子质谱仪，并搭配日间与夜间不同高度的气体量观测统计。终于在近日搭建出溅射氩与太阳风的关系图。地图上不仅显示了高空氩气的分布，也展示了高能粒子撞击大气层并溅射出氩气的确切位置，即时显现溅射现象。研究人员还发现，这个过程发生的速度比先前预测的速度高出四倍，并且在太阳风暴期间还会增加火星大气被溅射的速度。
这项发现于本周发表在Science Advances杂志上，团队认为这对于我们了解火星表面存在液态水的条件，以及液态水对数十亿年前火星宜居性的影响至关重要。
（首图来源：NASA）
