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翻译：王婧彧
校对：申振宇 杨宜修
审阅：李宜骅
美编：张荣娜
后台：胡永崴
https://www.sciencedaily.com/releases/2025/02/250225122035.htm
红色的火星和水铁矿-玄武岩混合物
图片来源：Valantinas et al. (2025). https://doi.org/10.1038/s41467-025-56970-z
《自然-通讯》(Nature Communications) 期刊最新发表的一项研究揭示了火星标志性红色尘埃的成因之谜。由布朗大学和伯尔尼大学领衔的科研团队通过分析火星轨道探测器、火星车数据及实验室模拟结果发现，富含水分的铁氧化物水铁矿才是这颗红色星球色彩的主因，而非学界长期认为的干燥赤铁矿。
"数千年来，人类始终在追问为何火星呈现红色。我们的分析表明，水铁矿不仅存在于遍布火星的尘埃中，更可能深植于岩层之中。"研究第一作者、布朗大学博士后阿多马斯·瓦兰蒂纳(Adomas Valantinas) 解释道。这位学者在伯尔尼大学攻读博士期间便开启此项研究，他指出虽然水铁矿假说并非首次提出，但该团队在实验室内精准复刻火星尘埃，首次为这一理论提供了观测与实验双重证据。
水铁矿作为一种水合铁氧化物，其形成与富水环境密不可分。在地球，这种矿物常见于火山岩风化过程。直到现在，我们都不清楚它在火星地表成分中的作用，但这项新研究显示，它可能是覆盖火星地表的主要成分。
这项研究为火星曾拥有比当前更湿润的环境提供了激动人心的线索，因为相较于形成于温暖干燥气候的赤铁矿，水铁矿的稳定存在需要液态水的参与。这意味着火星过去的环境可以维持生命必须的液态水的存在，并且在几十亿年前从潮湿的环境转变为如今的干燥环境。
"我们试图解码的不仅是火星古代气候与化学过程，更关乎生命存在的可能性。"正在布朗大学行星科学家杰克·穆斯塔德的实验室工作的瓦兰蒂纳斯(Valantinas)强调。"其次是宜居性问题：火星是否曾存在生命？要回答这个问题，必须了解水铁矿形成时期的古环境条件。"瓦兰蒂纳斯指出，"这项研究表明，水铁矿的形成需要氧气（无论来自大气或其他来源）与水共同作用于铁元素的化学反应环境。这与现今干燥寒冷的环境截然不同。当火星风暴裹挟着这类矿物尘埃席卷全球时，这颗星球便披上了标志性的红色外衣。"
研究团队整合了NASA火星勘测轨道飞行器与欧洲航天局火星快车、痕量气体轨道器的轨道观测数据，并结合好奇号、探路者号和机遇号等火星车的地面实测结果展开分析。轨道探测器和火星车搭载的仪器获取了火星尘埃覆盖表面的精细光谱数据。研究人员将这些数据与实验室模拟结果进行比对，通过在模拟火星环境条件下测试光线与水铁矿颗粒及其他矿物的相互作用机制，揭示了关键线索。
"火星尘埃粒径极其微小，为实现精准模拟，我们严格控制实验混合物的颗粒尺寸以匹配火星实际样本。"瓦兰蒂纳斯解释道，"利用先进研磨设备将水铁矿和玄武岩粉碎至亚微米级，最终粒径仅相当于人类发丝直径的百分之一。实验混合物的反射光谱与火星轨道观测数据及地表特征高度吻合。"
尽管突破性发现令人振奋，科学家们仍清醒认识到，最终验证需等待毅力号火星车采集的样本返回地球。"这项研究犹如一扇开启的机遇之门，"穆斯塔德表示，"它让我们能运用矿物形成原理逆向推演火星历史环境。但更为关键的是毅力号正在采集的样本——唯有实地检验这些红色尘埃，才能真正解开火星的远古密码。"
责任编辑：杨伯顺
牧夫新媒体编辑部
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微信公众号：astronomycn
HiRISE拍摄到的火星表面
图片来源：NASA/JPL-Caltech/University Of Arizona
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