火星为什么这么红

火星的红色来自铁氧化物，但最新研究发现，它并非干旱形成的赤铁矿，而是含水的针铁矿。这揭示了火星早期水环境的奥秘，或将改写其宜居历史。

火星的完整圆盘被认为是与极地冰盖稍微偏离中心的左上角和右下角。云层环绕着行星弯曲的地平线。黑暗的表面标记清楚地看到对尘土飞扬的火星表面的特征红色调。

火星在夜空中以醒目的红色脱颖而出，这一特征让它在众多星辰中格外显眼。几十年来，众多航天器深入研究了这颗红色星球，我们得知它的颜色源于尘土中含铁矿物的锈蚀。简单来说，火星岩石中的铁在某个时期与液态水，或空气中的水和氧气发生了反应，就像地球上的铁锈那样逐渐生成。

这种锈蚀物质，也就是氧化铁，经过数十亿年的风化，分解成了细小的尘粒，被风吹散到火星各地。这个过程至今仍在持续。想象一下，狂风卷起红色粉尘，覆盖了火星广袤的地表，那是怎样一幅壮观的景象。

然而，氧化铁并非只有一种形态。科学家们围绕火星“铁锈”的具体化学成分争论不休，因为它的形成过程就像一扇窗，能让我们窥见火星当时的自然环境。而这又与一个更大的问题紧密相连：火星是否曾适合生命居住？

过去，仅仅依靠航天器观测得出的结论是，火星尘土中的氧化铁不含水分子。于是，研究者推测这应该是赤铁矿，一种在干燥环境下、通过火星大气缓慢反应形成的物质。那是在火星早期湿润期结束后的漫长岁月里逐渐沉淀下来的。

但最新的研究却带来了转折。通过结合航天器数据与创新的实验室技术，科学家发现，火星红色的真正来源更可能是含水的氧化铁——针铁矿。这项成果已发表在《自然通讯》上。针铁矿通常在凉爽的水环境中迅速形成，这意味着它诞生时，火星表面仍有水存在。即便后来被碾碎、散布各地，它依然保留着水的印记。

“我们试图在实验室里重现火星尘土，”研究的主要作者Adomas Valantinas解释道。他是美国布朗大学的博士后，此前在瑞士伯尔尼大学开始研究，依托欧洲航天局(ESA)的痕量气体探测器(TGO)数据。“我们尝试了不同类型的氧化铁，发现针铁矿与玄武岩(一种火山岩)的混合物，最符合航天器观测到的火星矿物特征。”

火星依旧是那颗红色星球，但我们对它为何红色的理解已彻底改变。针铁矿的存在暗示，火星的“锈蚀”比我们之前认为的更早发生，而且是在水尚未完全消失时。更令人惊讶的是，这种针铁矿在如今的火星环境下依然稳定。

为了验证这一发现，Adomas团队利用先进的研磨设备，制造出与火星尘土颗粒大小相当的样本——细到只有人类头发直径的百分之一。他们用与轨道航天器相同的技术分析样本，最终确认针铁矿才是最佳匹配。其他研究也曾提出火星尘土中可能含有针铁矿，但这次是首次通过太空数据和实验的结合，给出了全面证据。

一盘橘红色的尘埃。灰尘看起来很软很细，与其说像沙子，不如说更像面粉。

“这是多国火星探测任务协同努力的结果，”ESA的TGO和火星快车项目科学家Colin Wilson说。火星快车对尘土矿物学的分析显示，即便是尘土飞扬的区域，也藏着富含水的矿物。而TGO独特的轨道设计，让它能在不同光照和角度下观察同一区域，帮助团队区分颗粒大小和成分，这对实验室重现尘土至关重要。

两张并排的图表将实验室制造的水铁矿和赤铁矿尘埃混合物与航天器测量的真实的火星尘埃进行了比较。左图将水铁矿混合物与航天器数据进行了比较，显示这种类型的尘埃非常匹配。右图将赤铁矿混合物与航天器数据进行了比较，显示这种类型的尘埃并不匹配。

NASA的火星侦察轨道器，以及“好奇号”“探路者号”“机遇号”等火星车的地面数据，也为针铁矿的存在提供了支持。“我们迫不及待想看到未来任务的结果，比如ESA的Rosalind Franklin漫游车和NASA-ESA的火星样本返回计划，”Colin补充道。

NASA的“毅力号”已收集了一些尘土样本，正等待送回地球。一旦这些宝贵样本进入实验室，我们就能精确测量其中针铁矿的含量。这或许会进一步揭示火星水的历史，甚至生命存在的可能性。

不过，在那之前，火星的红色光芒仍将在夜空中吸引着我们的目光。它既熟悉又神秘，让人忍不住想一探究竟。

本文译自 phys.org，由BALI编辑发布。