一项新的研究表明，一种富含水的矿物可能解释该星球的颜色——并暗示其更湿润、更适宜居住的过去。
火星几个世纪以来吸引了科学家和公众的关注。其中一个最大的原因就是这颗行星的红色调，使得这颗来自太阳的第三颗行星获得了其最流行的昵称之一——“红色星球”。那么，到底是什么赋予了这颗星球其标志性的颜色呢？科学家们一直对这个问题感到好奇，直到他们开始研究这颗星球。今天，他们可能终于找到了一个具体的答案，这个答案与火星的水质过去紧密相连。
发表在期刊《自然通讯》上的一项新研究，由布朗大学和伯尔尼大学的研究人员主导，结果显示，富含水的铁矿物铁水合物(ferrihydrite)可能是火星红色尘埃的主要原因。他们通过分析来自火星轨道器、探测器和实验室模拟的数据得出了这一理论，这一理论与主流观点相悖，后者认为，干燥的、类似锈的矿物赤铁矿(hematite)才是火星颜色的原因。
“为什么火星是红色的这一根本问题几乎被思考了几百年甚至上千年，”布朗大学的博士后研究员阿多马斯·瓦兰蒂纳斯(Adomas Valantinas)说道，他在伯尔尼大学攻读博士学位时开始这项工作。“通过我们的分析，我们认为铁水合物通常存在于尘埃中，也可能存在于岩石构造中。我们并不是第一个考虑铁水合物为火星呈红色原因的研究团队，但我们用观测数据和新颖的实验室方法证明这一点的方式之前从未出现过，这几乎是在实验室中重新制作了火星尘埃。”
铁水合物是一种在富水环境中形成的铁氧化物矿物。在地球上，它通常与火山岩和火山灰的风化过程有关，直到现在，它在火星表面成分中的作用尚不明确，但这一新研究表明，它可能在覆盖该行星表面的尘埃中占有重要地位。
这一发现为火星更湿润、潜在更适宜居住的过去提供了一个诱人的线索，因为与通常在温暖、干燥条件下形成的赤铁矿不同，铁水合物是在凉水存在下形成的。这表明，火星可能曾具有维持液态水的环境——这是生命所必需的成分——并且在数十亿年前从潮湿环境转变为干燥环境。
“我们想了解的是古代火星的气候、火星上的化学过程——不仅仅是古代的，还有现在的，”瓦兰蒂纳斯补充道，他在布朗大学行星科学家杰克·穆斯塔德(Jack Mustard)的实验室工作，后者是该研究的资深作者。“然后是适居性的问题：是否曾经存在生命？要理解这一点，就需要了解该矿物形成时的条件。我们从这项研究中能够得出的是，证据指向铁水合物的形成，而要形成这种物质，就必须存在氧气与水能够与铁反应的条件。这些条件与今天干燥、寒冷的环境截然不同。当火星风将这些尘埃传播到处时，创造了该行星标志性的红色外观。”
研究人员分析了多个火星使命的数据，结合了来自美国宇航局火星侦察轨道器和欧洲航天局火星快车与气体探测器的轨道观测数据，以及来自好奇号、探路者号和机遇号等探测器的地面测量。
轨道器和探测器上的仪器提供了该星球尘埃表面的详细光谱数据。这些发现与实验室实验进行了比较，研究小组测试了光线在模拟火星条件下如何与铁水合物颗粒和其他矿物相互作用。
“火星尘埃非常小，因此为了进行现实和准确的测量，我们模拟了混合物的颗粒大小，使其符合火星上的颗粒，”瓦兰蒂纳斯表示。“我们使用了一种先进的研磨机，将我们的铁水合物和玄武岩的粒径降低到亚微米级。最终的尺寸为人发的1/100，且这些混合物的反射光谱与轨道和火星表面红色的观测结果很好匹配。”
尽管这些新发现令人兴奋，研究人员也意识到，在火星样本被带回地球之前，无法确认这些结果，这让红色星球的过去依然悬而未决。
穆斯塔德表示：“这项研究是一个开启机会之门。”他继续说道：“这给了我们更好的机会来应用矿物形成的原理和条件，追溯过去。但更重要的是，目前由 perseverance 探测器采集的火星样本的返回。等我们将样本带回后，我们可以实际检查和确认这一点。”
