作者：韩娟娟
中国科学院国家空间科学中心
中国科学院月球与深空探测总体部
今天，天问一号成功开启环绕火星模式！
我们都在关注着天问一号的探火之旅，也会幻想一个情景：如果真的有一天，人类移民火星了，还能用指南针找到回家的路吗？
（指南针 （图片来源：维基百科）
在地球上，指南针为什么能指明方向？
指南针，我国古代四大发明之一，利用装在轴上的磁针辨别方向。它小巧简单，却能发挥大作用，是古代航海出行和沙漠行走的必备用品。
在地球上，指南针之所以能够指向特定方向，是因为地球存在一个地磁场，普遍认为这个磁场由地球内部液态铁的流动引起。地磁场是一个与地球自转轴呈11°夹角的磁偶极子，它有两个磁极，磁南极大致指向地理北极附近，磁北极大致指向地理南极附近。
而指南针的磁针则是一根小磁体，两端分别有两个极，南极和北极。根据磁极间同名磁极相互排斥、异名磁极相互吸引的规律，指南针一端总是指向南，而另一端则指向北。所以在地球上使用指南针，它的磁针总是指明南北方向。
地球磁极示意图（图片来源：维基百科）
当然，指南针也有可能会失灵。除了指南针坏掉的情况，还有一种假设，即把指南针放在火星等没有明显全球偶极磁场的其他行星上。
火星上有磁场吗？
想弄明白磁场问题，要先从发电机理论谈起。发电机理论是科学界解释天体磁场成因的假说之一。根据该理论，行星内核存在熔融态的液态金属物质，在循环流动时产生电流，进而形成磁场，并且电流越大，形成的磁场就越强。依照科学共识，发电机效应是成为行星产生磁场的关键。
但是，目前的科学发现，火星全球磁场已经消失。在火星磁场消失之谜的解释当中，最主流的观点认为，跟地球一样，40多亿年前，刚形成不久的火星曾经拥有保护自身大气层的磁场，而且强度还与地球磁场非常相似，也拥有类似地球温暖湿润的环境。然而，相较于地球，火星本身体积小，随着内部热量的快速散发，熔融态的内核逐渐凝固。通过对火星磁化陨石的定年，科学界认为火星发电机作用大约在39亿年前就已经停止，全球磁场自然就消失了。
失去全球磁场的保护，环绕太阳运转的火星持续遭受太阳风的撞击，火星大气变得愈加稀薄。作为太阳系的中心，太阳无时无刻不在创造光和热，在喷射出的能量当中，有一种被称作“太阳风”的带电粒子流，持续撞击着周围的行星，而火星就是“被撞者”之一。
火星完全持续暴露于太阳风的灼烧之中，大气层也遭受太阳风的剥离而逃逸到太空，从此大气层逐渐变得稀薄。在接下来的数亿年，火星从温暖湿润的环境变成了我们今天所知的寒冷、干燥而荒凉的世界。
