火星在最初的约4亿年间是否拥有稠密大气？

目前尚不完全清楚火星究竟是以温暖潮湿的行星起步、随后演化为现今寒冷干燥的天体，还是始终寒冷干燥、仅地表偶有液态水活动。研究火星大气最早的演化过程，以及其是否稠密稳定足以维持温暖潮湿气候、还是稀薄且易受强大气逃逸影响，可为这一问题提供重要线索。我们讨论了潜在早期火星大气演化与稳定性相关的各个方面，包括太阳极紫外通量演化、行星形成时标与挥发性总量（含火山脱气、撞击输送与移除）、灾难性脱气蒸汽大气的流失、大气—表面相互作用，以及影响任何次生大气的热逃逸与非热逃逸过程。尽管40亿年前（Ga）火星早期的非热逃逸知之甚少，尤其考虑到其古老的内禀磁场，但关于热逃逸过程的研究表明，挥发性输送与火山脱气无法抵消强烈的热逃逸。因此，由数巴CO2和H2O（或还原条件下CO和H2）组成的灾难性脱气蒸汽大气，可能在仅数百万年（Myr）内便已流失。此后，火星在其最初约400 Myr期间很可能无法建立起稠密的次生大气，而可能仅在强烈火山脱气事件期间短暂拥有大气，其中也可能包含SO2。这表明在约4.1 Ga之前，火星确实可能寒冷而干燥。然而，此后可能建立起更稠密的以CO2或CO为主的大气，但后来必因非热逃逸过程及向地下的封存而丧失。