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1964年美国人发射的水手4号第一次探测了火星，拍摄了22张图片，开启了人类对火星的探索之路，到今天为止，诸多国家已经对火星开展了几十次探索，而且，发现了火星上曾经有大量液态水存在的证据。但是，今天的火星除了在极地和深谷中还有点水冰之外，已经很难找到水了。火星成为太阳系中最干燥的沙漠星球之一。 " r! {5 R5 c0 c+ k. M6 N$ S- {
那么，火星上的水都去哪里了？% r) M* u4 x S4 j/ O6 a
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干燥的火星
; W3 d& T( m |7 \$ T: I* K 早期理论界公认度最高的理论是火星冷却后磁场消失，太阳风吹散火星大气，大气中的水蒸气随大气一起被吹散。也就是说，火星的水已经蒸发成水蒸气，随着大气耗散到太阳系边缘的柯伊伯带甚至奥尔特云中。 $ p2 W7 q4 V" c. @" f
且不说这个假设是否靠谱，我们单位最近搞的深层地热能建模工作，给出了一套地球水体埋深模型，大家看下能不能解释火星地表水消失的一个新假说。
9 N# m0 \7 b4 ?! M' k 这个假说来自海洋裂隙对海水的吸入作用，海底探索中发现了大量的海底洞穴，大量海水涌入到洞穴中，一直向地心流去，这些水会流向地心永远不出来吗？事实上，通过计算机仿真模拟，这些水不可能到达地心。 5 _* E% P9 x4 ~. f+ L
这就用到了水的三态特征，我们知道，水分为固态也就是冰、液态也就是水、气态也就是水蒸气，1个大气压下，水的沸点是100度，随着压力升高，水的沸点也会升高，实验室测算结果，到100个大气压时，水的沸点大概是570K也就是300度，到300个大气压时，水的沸点大概是650K也就是380度，平时我们发电就用的这个压力区间。
0 u8 [' \, @" W" D F: d 自然界中获得水压的办法，是增加水深，海洋平均深度约为6000米，此时水压大概为600个大气压，水在此处的沸点超过500度，也是海底热液喷泉的温度，热液喷泉喷出的热水温度在500度以上，但此时水并不沸腾。 , z1 N$ I, V1 U
4 C- R* h" ?& I5 \# V6 o, B 海底热泉
/ \% u4 H1 Y0 l 而海洋处地壳厚度大概是12~17km，这个深度分布着一个地质分层，叫做莫霍面，莫霍面的温度约为1000~1200度。可以计算如果6000米水深再往下12~17km，水压达到1800~2400个大气压，这个界面下，水已经沸腾了。在水没有被加热到沸腾之前，已经有相当一部分水因为加热膨胀密度降低而向上移动了。 : s& i1 |; R: P( X/ ]! h& |1 M
水蒸气的密度虽然远大于空气，但远小于岩层和地下水，这时水就不会再向下移动，而是向上移动，从遍布海底的热液喷泉口喷出到海洋中。 - N8 h1 T* d# L4 i1 h
也就是说，在地球上，水向下渗透到了一定深度，被加热到一定温度后，就无法再向下渗透，而是沸腾后转为向上喷出。
& _! c) {( |- |: Y5 Y: U/ e" ]/ a* w 形成这种深层水循环的动力来源，是地核超过6000度的温度，而如果地球已经冷却了呢？
. q% A3 A& ?) i p0 ? 火星是一个完全冷却的星球，如果火星地表曾经拥有大量液态水，当其核心温度不能确保该循环，那么他表面的液态水会一直向其地心流去。 , y0 b+ K" I$ k. {4 }$ c1 K
之前研究也指出，如果地球上的所有水，包括海水和冰山，如果单独构成一个球体，那么这个球体直径只有1384公里，与地球12742公里的直径相比，这些水完全可以全部沉入地表以下。如果地球完全冷却，按照0.3%的裂隙率计算，上述地球上13.87亿立方公里的水完全流向地心后，会形成一个直径至少达到9587公里的含水球，也就是说，这个含水球顶板距离地表的深度，大约为1578公里。或者说，地球完全冷却后，即便地球的水没有因为地核冷却导致的磁场消失而引起的大气耗散而随之耗散掉，也需要在地表向下钻1578公里才可以找到液态水。也就是说，这个钻孔将达到157万米。人类是没有能力钻到这个深度的。 9 b4 K& [ b/ x
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火星表面的沟壑
( i V: ?/ m* S( E- \ 也就是说，可能现在的火星地下上千公里深的地方，会有大量的地下水，如果火星地核还没有冷却到足够冷的温度，这个深度可能会更浅。也就是说，火星上可能有大量的地下水，但埋深在人类的开发能力之外。 " A0 h& F5 K# `1 F1 g; E8 v$ N
依此类推，如果地月同源，那么月球上必然也曾经有水，但月球更小，冷却更快，必然也会存在他形成早期的地下水沉积。月球内部密度较小，也可能是这个原因。
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