2025 年 2 月 25 日

 

科學家結合歐洲太空總署（ESA）和美國航空太空總署（NASA）的太空船數據以及對火星塵埃複製品進行的新實驗室實驗，發現這顆紅色星球的標誌性鏽跡斑斑的塵埃歷史比以前認為的要潮濕得多。研究結果表明，在火星遠古時期，當液態水更普遍時，火星就生鏽了。

 

火星在夜空中因其顯著的紅色色調而易於辨認。感謝過去幾十年來對這顆行星進行研究的太空船艦隊，我們知道這种红色是由於塵埃中生鏽的鐵礦物造成的。也就是說，火星岩石中的鐵在某個時候與液態水或空氣中的水和氧發生了反應，類似於地球上鐵鏽的形成方式。

數十億年來，這種生鏽的物質——氧化鐵——分解成塵埃，並隨風散佈到世界各地，這一過程至今仍在繼續。

但是氧化鐵有多種形式，火星鐵鏽的確切化學性質一直受到激烈爭論，因為它的形成方式可以作為了解當時火星環境條件的一個窗口。與此密切相關的問題是火星是否曾經適合居住。

先前僅基於太空船觀測對火星塵埃中氧化鐵成分的研究並未發現其中含有水的證據。因此，研究人員得出結論，這種特殊類型的氧化鐵一定是赤鐵礦，是在火星早期濕潤期之後，在乾燥的表面條件下通過與火星大氣發生反應而形成的。

然而，新的太空船觀測結果分析與新穎的實驗室技術相結合表明，火星的紅色與含水的氧化鐵（即水鐵礦）更相配。水鐵礦通常在冷水存在下快速形成，因此一定是在火星表面仍有水時形成的。儘管水鐵礦自形成以來就被磨碎並散佈在地球上，但它至今仍保留著水的特徵。

「我們嘗試在實驗室中使用不同類型的氧化鐵來複製火星塵埃。我們發現，混合著玄武岩（一種火山岩）的水鐵礦與火星航天器所看到的礦物最為吻合，」該研究的主要作者、美國布朗大學博士後 Adomas Valantinas 說道，他曾在瑞士伯爾尼大學工作，並在那裡開始利用歐空局的痕量氣體軌道器 (TGO) 數據開展工作。

「火星仍然是一個紅色星球。只是我們對火星為何呈現紅色的理解發生了轉變。主要意義是，由於水鐵礦只能在表面仍有水時形成，因此火星生鏽的時間比我們之前認為的要早。此外，水鐵礦在火星目前的條件下仍然保持穩定。

其他研究也顯示火星塵埃中可能存在水鐵礦，但阿多馬斯和同事透過獨特的太空任務數據和新穎的實驗室實驗組合提供了第一個全面的證據。

他們利用先進的研磨機複製了火星塵埃，達到了相當於人類頭髮百分之一的真實塵埃顆粒大小。然後他們採用與軌道航天器相同的技術分析了樣本，進行直接比較，最終確定水鐵礦為最佳匹配。

歐空局火星探測辦公室和火星快車計畫科學家科林威爾遜說：“這項研究是從軌道和地面探索火星的一系列國際任務中收集的互補數據集的結果。”

火星快車號對塵埃礦物學的分析有助於證明，即使是火星上塵埃密集的地區也含有富含水的礦物質。由於 TGO 獨特的軌道，它能夠在不同的照明條件和角度下看到同一區域，研究小組能夠解開顆粒的大小和成分，這對於在實驗室中重現正確的灰塵大小至關重要。

美國太空總署火星勘測軌道器提供的數據，以及美國太空總署火星探測器「好奇號」、「探路者號」和「機遇號」的地面測量數據，也為水鐵礦的存在提供了證據。

科林補充說：“我們熱切期待即將執行的任務的結果，例如歐空局的羅莎琳德·富蘭克林探測器和美國宇航局-歐空局火星樣本返回任務，這將使我們能夠更深入地探究火星呈現紅色的原因。”

「美國太空總署的毅力號火星車已經收集並等待返回地球的一些樣本包括灰塵；一旦我們將這些珍貴的樣本帶入實驗室，我們將能夠準確測量塵埃中含有多少水鐵礦，以及這對於我們了解火星上水的歷史和生命的可能性意味著什麼。

不過，在未來一段時間內，人們仍會從遠處欣賞和思考火星的紅色色調。

 

[照片]

（A）火星為什麼是紅色的？

（B）彩色火星馬賽克

（C）實驗室製造的“火星塵埃”

（D）火星是如何變紅的

（E）水鐵礦（左，深藍色）與赤鐵礦（右，紅色）對比，作為火星塵埃的匹配物