幾個世紀以來，科學家們一直對火星為何呈現(xiàn)紅色感到困惑。長期以來的理論認為，火星的鐵銹色來自赤鐵礦，這是一種在干燥條件下形成的富含鐵的礦物。但新的研究表明，火星的紅色可能源于其他物質：水鐵礦，一種在潮濕環(huán)境中形成的氧化鐵-氫氧化物礦物。

布朗大學和伯爾尼大學的研究人員在《自然通訊》上發(fā)表的一項研究表明，水鐵礦（Fe5O8H·nH2O）是火星塵埃中主要的含鐵礦物。他們的發(fā)現(xiàn)基于軌道觀測、探測器數(shù)據(jù)和實驗室實驗，挑戰(zhàn)了此前關于火星表面成分的認知。

“火星為何呈現(xiàn)紅色，這個根本問題人們已經(jīng)思考了數(shù)百年甚至數(shù)千年，”布朗大學博士后研究員阿多馬斯·瓦蘭蒂納斯（Adomas Valantinas）說道。“根據(jù)我們的分析，我們認為火星塵埃中到處都有水鐵礦，巖層中也可能有。”

水鐵礦是鐵與氧氣和水發(fā)生反應而形成的。在地球上，它常見于火山巖和火山灰中。它在火星上的存在表明這顆行星曾經(jīng)更加濕潤，可能存在液態(tài)水。這與在更干燥的環(huán)境中形成的赤鐵礦形成了鮮明對比。

為了驗證他們的理論，研究人員在實驗室中重現(xiàn)了火星的環(huán)境。他們將礦物研磨成微小的顆粒——大約是人類頭發(fā)寬度的百分之一——與真正的火星塵埃大小相當。然后，他們研究了光線在這些顆粒上的反射情況。結果表明，水鐵礦在火星目前干燥寒冷的氣候下仍然保持穩(wěn)定，但其結構仍然保留著火星有水時形成的跡象。

“我們從這項研究中了解到，證據(jù)表明水鐵礦的形成，而要做到這一點，就必須存在氧氣和水能夠與鐵發(fā)生反應的條件，”瓦蘭蒂納斯解釋說。“那些條件與今天干燥寒冷的環(huán)境截然不同。”

為了確認水鐵礦的存在，研究小組研究了美國宇航局（NASA）火星勘測軌道飛行器和歐空局（ESA）火星快車號及痕量氣體軌道飛行器的數(shù)據(jù)。他們還使用了“好奇號”、“探路者號”和“機遇號”等火星探測器的光譜讀數(shù)。綜合所有這些來源，他們發(fā)現(xiàn)這種礦物在火星表面廣泛分布。

這一發(fā)現(xiàn)挑戰(zhàn)了先前火星在干燥條件下逐漸氧化的理論。相反，它表明古代火星在干燥之前經(jīng)歷了一個較為濕潤的階段。從過去富含水到如今干燥多塵的火星的轉變，是理解火星氣候歷史——乃至其可能孕育生命的能力——的關鍵。

“這項研究為我們打開了一扇新的大門，”該研究的資深作者杰克·馬斯塔德說。“它讓我們有更好的機會運用礦物形成和條件的原理來追溯過去。”

雖然這些發(fā)現(xiàn)為水鐵礦在火星紅色塵埃中的作用提供了強有力的證據(jù)，但確切的證據(jù)還必須等到目前由美國宇航局“毅力號”火星探測器采集的火星樣本帶回地球。科學家們希望這些樣本能夠證實這一理論，并進一步揭示火星的環(huán)境歷史。