圖蟲創(chuàng)意

每當夜晚抬頭望向天空，你可能會注意到一顆泛著暗紅色光芒的“星星”——那就是火星。這顆紅色星球從古至今都讓人類充滿好奇：為什么它像生銹了一樣紅彤彤的？最近，科學家們發(fā)現(xiàn)，這個問題的答案可能和我們過去想的完全不一樣！

首先來看看老故事，這個故事說是火星生銹了。

過去50年，科學家一直認為火星像地球上的鐵器生銹一樣變紅了。證據(jù)有三個：

一是望遠鏡里的紅色：通過望遠鏡看火星，火星表面反射的光線特征和地球上的鐵銹（學名赤鐵礦）非常相似。

二是探測器實拍：1971年，“水手9號”傳回的大量圖像進一步顯示火星表面存在一些明顯的暗色和亮色區(qū)域。1976年海盜1號”和“海盜2號”著陸器傳回了第一批火星表面的彩色圖像，展示了火星表面真實的紅橙色景象。那時的分析認為，火星遍布類似沙漠的風化塵埃，顏色來源于氧化鐵的化學成分。

三是土壤成分檢測：同樣是海盜號，兩個探測器對火星土壤的化學成分分析，確認了氧化鐵的存在，這是紅色的主要來源。

按照這個理論，40億年前的火星曾經(jīng)濕潤多水，鐵礦石在水里慢慢生銹，后來水分蒸發(fā)，鐵銹被風吹遍全球，把整個星球染成了紅色。

但這里有個大漏洞：火星現(xiàn)在干燥得連水蒸氣都很少，怎么可能維持幾十億年的"生銹"反應？而且探測器發(fā)現(xiàn)火星塵埃顆粒比地球鐵銹細得多，只有頭發(fā)絲的1/20粗！

那么新的解釋是怎么樣的呢？認為火星可能是個"吸水海綿。

事情是這樣的，2023年，歐洲航天局的探測器發(fā)現(xiàn)了一個新線索：火星塵埃里檢測到一種特殊的光線"指紋"，和地球實驗室里制造的水鐵礦完全匹配。這種礦物就像微型的"吸水海綿"，每個顆粒能鎖住4個水分子！

更驚人的證據(jù)來自好奇號火星車：它在蓋爾隕石坑的巖石里發(fā)現(xiàn)了大量羥基（-OH）的痕跡，這說明火星早期環(huán)境不僅濕潤，水里還溶解了大量礦物質。在這種"咸水湯"里，火山巖更容易形成水鐵礦而不是普通鐵銹。

于是，科學家用計算機模擬還原了當時的場景：

最新的研究通過熱力學模擬，重建了火星早期的水文循環(huán)。在41億年前諾亞紀時期，火星內(nèi)部放射性元素衰變，產(chǎn)生的熱量融化深層冰層，形成覆蓋全球的咸水海洋。這種高鹽度水體抑制了純水的冰點，使得液態(tài)水得以在零下20℃環(huán)境中長期存在。在這樣的弱酸性富水條件下，火山噴發(fā)出的玄武巖迅速發(fā)生水化作用，形成納米級水鐵礦顆粒。

隨著火星磁場的消失和太陽風的侵蝕，大氣層逐漸變得稀薄。當全球氣溫降至冰點以下時，表層海水開始凍結，水分被困在冰層下的高壓環(huán)境中。在這種極端條件下，水鐵礦經(jīng)歷脫水相變轉化為赤鐵礦的過程被顯著延緩。直到大約30億年前亞馬遜紀初期，剩余的液態(tài)水徹底消失，殘留的水鐵礦在宇宙射線轟擊下，逐漸破碎成超細顆粒，最終，借著火星上狂暴的沙塵暴，給整個星球披上了紅色外衣。

這項新的發(fā)現(xiàn)和解釋模型對于認識火星的前世十分重要。

如果主導紅色的是水鐵礦，說明火星濕潤的時間可能比我們以為的長得多，足夠讓生命有機會誕生！這將在某種程度上改寫火星歷史。同時，也告訴我們我們，對某種天文現(xiàn)象的解釋，需要多方面的證據(jù)相互驗證，不能想當然，或者僅僅是是根據(jù)以往的經(jīng)驗。

當然，這個新的觀點還有待進一步去驗證。目前來看，雖然證據(jù)很多，但最關鍵的證據(jù)還得等火星土壤樣本送回地球：

毅力號火星車已經(jīng)在行動：現(xiàn)在這輛火星車正在杰澤羅隕石坑工作，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)某些區(qū)域水鐵礦含量超預期。

歐洲要發(fā)射新探測器：歐洲計劃2028年發(fā)射的火星探測器將攜帶超級顯微鏡，能看清單個塵埃顆粒的內(nèi)部結構。

特別值得期待的是，我國的天問三號任務計劃在2029年前后實現(xiàn)火星樣品返回地球。有望成為第一個從火星采樣返回的國家，并已開始籌劃建設世界首個火星樣品實驗室。

天問三號帶回的火星樣本，將為科學家提供更直接的證據(jù)，回答火星紅色成因這一問題。通過分析這些樣本，科學家們將能夠更準確地測定火星表面氧化鐵的礦物組成和化學狀態(tài)，從而驗證并完善關于火星紅色之謎的各種理論。

可見，行星表面的顏色不是一個簡單的現(xiàn)象，還記錄了行星形成和演化的關鍵證據(jù)。讓我們一起期待天問三號采樣返回任務的成功實施吧！

本文為科普中國·創(chuàng)作培育計劃扶持作品

作者：肖龍 中國地質大學 教授

審核：周炳紅 中國航天科普大使 研究員

出品：中國科協(xié)科普部

監(jiān)制：中國科學技術出版社有限公司、北京中科星河文化傳媒有限公司