火星大气层是指火星周围笼罩着的大气层，与地球大气层相似。火星大气层的主要成分是二氧化碳，其次是氮、氩，此外还有少量的氧和水蒸气，这些数据来源＂好奇＂号上装备的＂火星样品分析仪＂对火星大气进行分析后结果，二氧化碳约占96%，氩气和氮气各占1.9%，而对生命至关重要的氧气则微乎其微。
　　火星的大气质量约为25万亿吨，而地球约为5148万亿吨；火星大气层的高度约为11.1公里，而地球大气层高度约为8.5公里。相对于地球来说，现在火星已经很稀薄了，可是在火星的历史上曾经也是一个适合人类生存的星球。
　　来自火星探测车的数据表明悬浮粒子的直径约为1.5微米，说明大气中尘土飞扬，这也正是从表面看火星天空呈浅棕色或橙红色，所以被称为火星的原因。
　　火星大气层稀薄是什么原因造成的？曾经也有很厚大气层的火星，由于质量、引力、磁场等等多种因素，这些物质从火星大气层逃逸才导致今天的稀薄。
　　首先引力是大气逃逸一个重要因素，根据万有引力定律，物体产生引力与它的质量成正比。火星是太阳系中质量比较小的行星，正是它的质量小，所以它对表面物质产生的引力也小。我们拿它和金星来做对比，金星质量是火星的7.59倍，因此引力也比火星大。由于金星大气层温度高，分子动能也就高，但是引力的束缚也很大，引力的大小也影响了分子的逃逸速度，金星的逃逸速度约为10.36 km/s，而火星只有5.03 km/s。所以可以看出稍微给火星大气分子一点能量，就可以逃逸出去。
　　其实，因为火星磁场极其微弱，而在太空之中，存在着一种太阳风的带电粒子，这种带电粒子常常会撞击到火星周围的大气层中的粒子。在碰撞过程中，太阳风的带电粒子会给大气层中的粒子传递能量，从而使得原本在火星大气层中的粒子挣脱束缚，脱离了火星的控制。
　　当然火星大气层稀薄很大程度上还与自身的原因。火星的地核被硅酸盐地幔所包围着，火星上几乎没有火山发生或者火山处于休眠期。没有火山活动，就会导致没有气体的补充，所以大气空气分子流失比例就会更大。
　　正是因为火星上稀薄的大气层，火星无法抑制热量，即使太阳没有有大量热量进入，但又在夜晚散发出去，从而使火星温度低。因此，行星表面上的所有水都被封闭在极地。而二氧化碳的冻结温度为-78.5摄氏度。所以二氧化碳成为火星大气层的主要成分。

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