从火星的地貌特征可以推测，火星过去是一个非常湿润的星球。科学家已知，过去 30 亿年中，至少有部分水进入了地下深处，但剩下的水去了哪里？天文学家结合哈伯太空望远镜和火星大气与挥发物演化探测器（MAVEN）的数据，得出了最新结论：火星上的水有两个主要去处，一是冻结在地下，二是水分子被分解为原子，并从大气层顶端逃逸至太空。不过，由于目前对这些原子逃逸过程的物理机制仍存在不确定性，因此无法准确估算火星最初的水量。目前认为，火星大气中的气态水源自于极地冰冠中固态水的升华。这些水分子在大气层中受到紫外线照射后分解为氢原子和氧原子。由于氘（氢的同位素，带有一个中子）质量是普通氢的两倍，氘逃逸至太空的速度比普通氢慢得多。随着时间推移，火星大气中的氘相对于氢的比例逐渐增加。最新观测显示，火星大气中的氘氢比是地球海洋的 5到 8 倍。假设火星原始水源的氘氢比例与地球相同，这表示火星上部分水分被分解为原子并逃逸至太空。
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