2024年5月，一场20多年来最强的太阳风暴席卷地球，极光一路烧到北京纬度，朋友圈刷屏。但地球不是唯一的靶子。同一波太阳怒火，也砸向了火星。
地球有磁场，像一面看不见的盾牌，把太阳抛来的带电粒子挡在外面，顶多在南北极撞出几道极光。火星就没这么幸运了。它的全球磁场在大约40亿年前就熄灭了，大气层几乎是裸露在太阳风里的。
那这场风暴打到火星，会发生什么？今天发表在《自然·通讯》上的一项研究给出了答案：火星电离层的底层膨胀到了平时的将近三倍大。用论文第一作者、欧空局研究员帕罗特的话说，这是人类在火星上观测到的最剧烈的一次太阳风暴响应。
先说说这场风暴的来头。太阳表面有个叫AR3664的活跃黑子群，2024年5月连续喷发了好几轮。太阳耀斑是光子的爆发，日冕物质抛射则是大团等离子体被甩进太空。这两样它都没少来。大量高速带电粒子朝着地球和火星方向飞奔而去，在地球引发了本世纪可能最大的一次地磁暴。
当时，两个欧洲的火星探测器正好在轨，分别是火星快车号和痕量气体轨道器（TGO）。它们监测火星大气已经好几年了，撞上这么一场大风暴，简直是天赐的观测窗口。但数据差点就丢了——风暴中的高能粒子导致两个探测器都出了计算机故障。好在设计时就考虑了这种情况，抗辐射元件和自动纠错系统发挥了作用，两颗卫星很快恢复了工作。
测量方法很巧妙。研究者让火星快车号在即将消失在火星地平线后方的那一刻，向TGO发射无线电信号。信号穿过火星大气的各个层次时会发生弯折，弯折的程度取决于那一层里有多少带电粒子。把弯折的变化反推回去，就能算出电离层里的电子密度。这相当于用无线电给火星大气做了一次CT。
结果显示，太阳风暴带来的X射线和等离子体猛烈撞击火星高层大气中的中性原子，把电子从原子身上剥离出来。自由电子暴增，电离层底层急剧膨胀。整个过程就像一锅水被大火猛烧，迅速沸腾翻滚。
科学家早就知道，火星曾经有过浓厚的大气和大量的液态水，但今天的火星大气稀薄到不足地球的百分之一，地表水也几乎荡然无存。最主要的嫌疑犯，就是太阳风的持续剥蚀。没有磁场保护，太阳风日复一日地吹走火星大气中的粒子，几十亿年下来，一个可能宜居的世界被吹成了荒漠。
这次观测，等于在实时目击这个过程的加速版。一场风暴就能让电离层膨胀三倍，那几十亿年里成千上万场风暴累积下来，火星失去的东西远比我们看到的更多。
研究者说，接下来需要在太阳活动高峰期对火星电离层进行持续、高分辨率的监测。每一次风暴，都是一次难得的实验：太阳负责施加能量，火星负责呈现结果，而我们负责在旁边记录。记录一颗行星是怎样一点一点丢掉自己的天空的。
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图为太阳风暴产生的带电粒子剥离火星大气层的示意图，图源：NASA/GSFC
信源：Ellyn Lapointe 发在 Gizmodo 的报道 / Parrott, J., Sánchez-Cano, B., Svedhem, H. et al. Martian ionospheric response during the may 2024 solar superstorm. Nat Commun 17, 2017 (2026). doi.org/10.1038/s41467-026-69468-z
