火星因為含水而變紅？最新研究顛覆傳統(tǒng)觀點

一直以來，火星都吸引著科學(xué)家和公眾的密切關(guān)注。眾所周知，它有著一個紅色的外觀，在夜空中易于辨認(rèn)。但究竟是什么賦予了火星這標(biāo)志性的色彩？

過去幾十年，得益于眾多火星探測任務(wù)，天文學(xué)家已經(jīng)確認(rèn)，火星的紅色來自其塵埃中的氧化鐵，即“銹化”的鐵礦物。換句話說，火星巖石中的鐵在某個時間點與液態(tài)水或空氣中的水和氧氣發(fā)生了反應(yīng)，形成了類似于地球上鐵銹的物質(zhì)。隨后，這些氧化鐵經(jīng)歷了數(shù)十億年的風(fēng)化和分解，變成極細(xì)的塵埃，并在火星的強風(fēng)作用下擴散至全球，這一過程至今仍在持續(xù)。

然而，氧化鐵并非單一物質(zhì)，而是由不同類型的礦物組成。因此，火星塵埃的確切化學(xué)成分一直存在爭議。過去，科學(xué)家們普遍認(rèn)為，火星表面的氧化鐵主要是赤鐵礦，并推測它是在火星早期的濕潤時期結(jié)束后，在干燥的表面環(huán)境下經(jīng)過數(shù)十億年的大氣化學(xué)反應(yīng)逐漸形成的。

然而，一項新發(fā)表在《自然·通訊》上的研究對這一傳統(tǒng)觀點提出了挑戰(zhàn)。研究團隊綜合分析了來自火星軌道器、探測車以及實驗室模擬實驗的數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)火星紅色塵埃的真正來源可能是富含水的鐵礦物——水鐵礦，而非赤鐵礦。

新的證據(jù)

在這項研究中，科學(xué)家們分析了多項火星探測任務(wù)的數(shù)據(jù)，包括火星勘測軌道飛行器（MRO）、火星快車號和痕量氣體軌道器（TGO），以及好奇號、探路者號、和機遇號等探測車的地面測量數(shù)據(jù)。這些探測器搭載的儀器提供了火星塵埃的詳細(xì)光譜數(shù)據(jù)，使科學(xué)家能夠深入研究其礦物成分。

隨后，研究團隊在實驗室中模擬了火星環(huán)境，測試光與不同礦物顆粒的相互作用。他們嘗試使用不同類型的氧化鐵復(fù)現(xiàn)火星塵埃。由于火星塵埃顆粒極為微小，為了獲得準(zhǔn)確的測量結(jié)果，研究人員利用先進的研磨設(shè)備調(diào)整了礦物顆粒的大小，使其與火星塵埃的尺度相匹配。

實驗室制造的“火星塵埃”，并測試了光如何與水鐵礦顆粒和其他礦物相互作用。（圖/A.Valantinas）

實驗結(jié)果表明，當(dāng)水鐵礦與玄武巖（一種火山巖）混合并粉碎至亞微米級時，其光譜特征與火星表面的觀測數(shù)據(jù)高度一致。這一發(fā)現(xiàn)提供了有力證據(jù)，支持水鐵礦在火星塵埃中的廣泛存在，并進一步表明，火星的紅色可能源于富水環(huán)境下形成的礦物。

水鐵礦的特殊性

在地球上，水鐵礦常見于火山巖和火山灰的風(fēng)化過程中。與通常在溫暖、干燥環(huán)境下形成的赤鐵礦不同，水鐵礦的形成需要冷水環(huán)境。這意味著，它的存在表明火星的氧化過程發(fā)生在其表面仍然有水的時期。

盡管水鐵礦在漫長的地質(zhì)歷史中可能已經(jīng)被風(fēng)化并擴散至整個火星，但它仍然保留著水的化學(xué)特征。這為火星過去更為濕潤、甚至具備宜居性的可能性提供了重要線索。研究人員推測，數(shù)十億年前，火星可能曾擁有一個能維持液態(tài)水（生命基本要素）的環(huán)境，隨后才逐漸從濕潤環(huán)境轉(zhuǎn)變?yōu)槿缃竦母稍锘哪?/strong>。

未來探索

這項研究為探索火星的過去打開了新的大門。然而，研究人員也意識到，要徹底驗證這一結(jié)論，仍然需要等待火星樣本被送回地球進行深入分析。

研究人員表示，他們正迫切期待即將到來的火星任務(wù)，例如羅莎琳德·富蘭克林號火星車和火星采樣返回任務(wù)。這些任務(wù)將使科學(xué)家能夠更深入地探索火星為何呈現(xiàn)紅色。目前，毅力號探測器已收集了一些火星樣本，其中包括塵埃。當(dāng)這些珍貴的樣本未來將被送回地球，科學(xué)家們將能精準(zhǔn)測量火星塵埃中水鐵礦的含量，并進一步分析這對理解火星水資源歷史及生命可能性的意義。

然而，在樣本回到地球之前，火星紅色的真正成因仍然籠罩在神秘之中。這顆遙遠的星球，依然讓人驚嘆，也讓人困惑。

#參考來源：

https://www.nature.com/articles/s41467-025-56970-z

https://www.esa.int/Science_Exploration/Space_Science/Mars_Express/Have_we_been_wrong_about_why_Mars_is_red

#圖片來源：

封面圖&首圖：NASA/JPL