火星上为什么可以存在液态水？
近期，NASA对外宣布在火星上发现存在液态水。火星勘测轨道飞行器（MRO）传回的数据显示，火星的山脊上布满深色、狭窄、从陡峭山坡上延伸而下的“季节性斜坡纹线”，属于循环坡线，MRO配置的光谱仪显示这些黑色条纹上存在部分水合物。这也成为了科学家们断定火星上存在液态水的证据。
火星的大气十分稀薄，密度不到地球大气的百分之一，主要成分包括95%的二氧化碳以及5%的氩气、氦气、氧气和水蒸气，大气气压只有500Pa~700Pa，约等于一个标准大气压的二百分之一。火星表面温度通常极其寒冷，根据“探路者”卫星探测火星大气的结果显示，火星白天平均温度为零下-13.3°C，夜晚平均为-76.1°C，在极端情况下，昼夜温差可相差100多度。水的熔点（凝固点）与大气压、水的含盐度有关，在一个标准大气压下，纯水的熔点、凝固点约为0摄氏度，在其它条件下则各异。
此次发现的火星液态水最高温度为-23°C，足以说明火星的大气环境以及液态“水”与地球上的相差甚远。水的三相图如下：
由图可知，升华线上侧及熔化线左侧表示 呈固态，熔化线右侧及蒸发线上侧表示呈液态，剩余区域表示呈气态。冰的熔点随着大气压的增大而缓慢下降，以273.16开尔文（约等于0摄氏度）为界，“纯净水”在火星的气压和低温下只能呈现固态或气态，然而，非纯净水就另当别论了。
此次，NASA发现火星液态水中含有大量高氯酸盐[高氯化镁Mg(ClO4)2、NaClO4等]以及氯酸盐[具有吸水特性的水合氯化镁MgCl2(H2O)x]，含有高氯酸盐的咸水使得火星水（实际上是盐溶液）的熔点比纯水低，这就使得火星上的冰并不需要达到0°C就能融化，这与盐溶液的依数性有关，依数性指的是难挥发性溶质的稀溶液中溶剂的蒸气压、凝固点、沸点和渗透压的数值，只与溶液中溶质的数量有关，与溶质的本性无关。相对于非电解质溶质，电解质溶质的溶液依数性更大，例如氯化镁MgCl2，在完全电离的情况下，活度因子为3（电离出两个氯离子和一个镁离子），根据拉乌尔定理，在某一温度下，稀溶液某溶剂的蒸气压等于该溶剂纯溶液的蒸气压乘以溶剂的摩尔分数（与活性因子呈正相关）。
因此在一定程度内，氯酸盐的浓度越高，火星上冰的熔点就越低，越能在更低温下呈液态。
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- 发表于 2015-10-13 00:00
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