为什么火星是红色的？可能我们一直都是错的

几个世纪以来，红色星球火星的标志性色调一直让科学家们着迷，但其颜色背后的真正原因可能与我们曾经认为的不同。一项开创性的研究表明，火星的红色不是由之前认为的干燥、铁锈般的赤铁矿引起的，而是由水铁矿引起的——一种在水中形成的富含铁的矿物。这一发现重塑了我们对火星历史的理解，暗示火星曾经湿润，可能适宜居住。

布朗大学研究人员领导的一项新研究表明，富含水的矿物可以解释火星的颜色——并暗示它曾经更湿润、更适宜居住。图片来源：NASA/JPL-Caltech/USGS

几个世纪以来，火星一直让科学家和公众着迷，主要是因为它那引人注目的红色。这种独特的色调为它赢得了众所周知的绰号“红色星球”。但究竟是什么让火星拥有了标志性的颜色呢？自从科学家们开始研究火星以来，他们就一直在争论这个问题。现在，新的研究可能会提供一个明确的答案——将火星的颜色与其水的过去联系起来。

最近发表在《自然通讯》上的一项研究由布朗大学和伯尔尼大学的研究人员领导，该研究表明火星的红色尘埃主要来自水铁矿，这是一种富含水的铁矿物。这挑战了长期以来认为火星颜色是由赤铁矿（一种干燥的铁锈状矿物）造成的信念。通过分析火星轨道器、探测器和实验室模拟的数据，研究人员提出了令人信服的证据，证明水铁矿，而不是赤铁矿，是火星标志性红色外观的原因。

“火星为什么是红色的这个基本问题已经被思考了数百年甚至数千年，”布朗大学博士后研究员 Adomas (Adam) Valantinas 说，他在伯尔尼大学攻读博士学位时开始了这项工作。 “根据我们的分析，我们认为铁水矿在尘埃中无处不在，也可能存在于岩层中。我们并不是第一个将铁水矿视为火星呈红色的原因的人，但它从未像我们现在使用观察数据和新颖的实验室方法在实验室中制造火星尘埃那样得到证实。”

铁水矿是一种在富含水的环境中形成的氧化铁矿物。在地球上，它通常与火山岩和火山灰的风化等过程有关。到目前为止，它在火星表面成分中的作用还不太清楚，但这项新研究表明，它可能是覆盖火星表面的尘埃的重要组成部分。

这一发现为火星过去更湿润、更适宜居住提供了一个重要线索，因为与通常在较温暖、较干燥的条件下形成的赤铁矿不同，铁水矿是在冷水存在下形成的。这表明火星可能曾经拥有能够维持液态水（生命的基本成分）的环境，并且数十亿年前从潮湿环境转变为干燥环境。

“我们想要了解的是古代火星的气候，火星上的化学过程——不仅是古老的——而且是现在的，”瓦兰蒂纳斯说，他在布朗行星科学家杰克·马斯塔德的实验室工作，杰克·马斯塔德是这项研究的资深作者。

“然后是宜居性问题：曾经有过生命吗？要理解这一点，需要了解这种矿物形成时的条件。我们从这项研究中了解到，证据表明水铁矿正在形成，而要做到这一点，就必须有氧气（来自空气或其他来源）和水可以与铁发生反应的条件。这些条件与今天干燥寒冷的环境截然不同。随着火星风将这些尘埃吹散到各处，它形成了这个星球标志性的红色外观。”

研究人员分析了来自多个火星任务的数据，将美国宇航局火星勘测轨道器和欧洲航天局火星快车和痕量气体轨道器的轨道观测结果与好奇号、探路者号和机遇号等探测器的地面测量结果相结合。

轨道器和探测器上的仪器提供了火星尘土表面的详细光谱数据。然后，这些发现与实验室实验进行了比较，在实验室实验中，研究小组测试了光在模拟火星条件下如何与水铁矿颗粒和其他矿物质相互作用。

“火星尘埃的体积非常小，因此为了进行真实而准确的测量，我们模拟了混合物的颗粒大小，以适应火星上的颗粒大小，”Valantinas 说。“我们使用了先进的研磨机，将水铁矿和玄武岩的尺寸减小到亚微米级。最终尺寸是人类头发的 1/100，这些混合物的反射光谱与从轨道和火星红色表面观测到的结果非常吻合。”

尽管这些新发现令人兴奋，但研究人员很清楚，在火星样本带回地球之前，这些发现都无法得到证实，这颗红色星球的过去之谜将遥不可及。

“这项研究是一个打开大门的机会，”Mustard 说。“它让我们有更好的机会应用矿物形成和条件的原理来追溯过去。但更重要的是毅力号火星车目前正在收集火星样本。当我们带回这些样本时，我们就可以检查这是否正确。”

编译自/scitechdaily