红色和行星火星就像地球和它的海洋或土星和它的环一样密不可分。然而，我们对这颗红色星球如何获得其标志性色调的理解可能错了。一项聚焦于针铁矿的新假说在2月25日发表在《自然·通讯》杂志上的研究中得到了详细阐述。这种针铁矿可能形成于这颗行星上还有水的时候——可能是在它宜居的时候。
看见红色
几十年来，天文学家一直在研究火星，我们了解到它独特的颜色来自于覆盖行星的尘埃中的铁矿石。在这颗红色星球45亿到46亿年的历史的某个时刻，它岩石中的铁与空气中的水和氧气发生反应，就像地球上的铁锈一样。由此产生的氧化铁随后被分解成尘埃，并被风散布到整个行星上。
然而，氧化铁有不同的种类。天文学家们多年来一直在争论火星锈迹的确切化学成分。弄清楚这些锈迹是如何形成的，是了解火星锈蚀时期环境条件的重要窗口。与环境问题密切相关的是火星是否曾经宜居。
早期的火星尘埃氧化铁成分研究，仅基于航天器观测，并未发现其中有水的证据。这使得研究人员得出结论，这种特定类型的氧化铁必定是一种称为赤铁矿的矿物。
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到底是哪种氧化铁？
这项新的分析结合了航天器观测和一些新开发的实验室技术，表明火星的红色更符合含有水的氧化铁——也就是针铁矿——而不是赤铁矿。
针铁矿通常在冷水周围快速形成，这意味着它一定是在火星表面仍有水时形成的。尽管数十亿年来一直在被不断研磨和散布到整个星球，但针铁矿至今仍保留着这种含水特征。
在实验室里尝试用不同类型的氧化铁制作火星尘埃的复制品时，研究团队却遇到了一个惊喜。
“我们发现，针铁矿与玄武岩（一种火山岩）混合，最符合航天器在火星上观测到的矿物，”布朗大学博士后研究员、该研究的合著者Adomas Valantinas在一份声明中表示。
虽然火星无疑仍然是红色星球，但这一新发现改变了我们对其为何呈红色的理解。
“最重要的启示是，因为针铁矿只能在表面还有水的时候形成，所以火星比我们之前认为的更早生锈，”Valantinas说。“此外，针铁矿在目前的火星条件下仍然保持稳定。”
（火星）风中的尘埃，但在地球上
之前的研究曾表明火星尘埃中可能存在针铁矿，但这项研究通过结合太空任务数据和实验室实验，提供了一些首个全面的证据。
在研究中，他们使用了一台先进的研磨机来制造逼真的火星尘埃复制品。该研磨机可以制造出相当于人发1/100大小的尘埃颗粒。然后，团队使用轨道航天器将使用的相同技术来分析样品，以便进行直接比较。这最终确定针铁矿是最佳匹配。
“这项研究是来自探索火星的国际任务舰队的互补数据集的结果，这些任务从轨道和地面进行，”欧洲空间局（ESA）痕量气体轨道器（TGO）和火星快车项目科学家Colin Wilson在一份声明中表示。
“火星快车”号对尘埃矿物学的分析有助于表明，即使是火星尘埃最多的地区也含有富含水的矿物。此外，TGO的独特轨道使其能够从不同的光照和角度观察同一区域。这使得团队能够区分颗粒大小和成分，这对于在实验室中重现正确的尘埃大小至关重要。
来自NASA的火星勘测轨道器以及NASA火星漫游者“好奇号”、“探路者”号和“机遇号”进行的地面测量数据，也支持了针铁矿的说法。
“我们热切期待即将到来的任务的结果，例如ESA的“罗莎琳德·富兰克林”号探测器和NASA-ESA的火星样本返回任务，这些任务将使我们能够更深入地探究火星为何呈红色，”Wilson说。“NASA的“毅力号”探测器已经收集了一些等待返回地球的样本，其中包含尘埃；一旦我们将这些珍贵的样本送到实验室，我们就能精确测量尘埃中针铁矿的含量，以及这对我们理解水的历史——以及生命存在的可能性——意味着什么。”
然而，“毅力号”的样本预计要到2040年才能返回地球，比原定的2031年有所推迟。所以，目前我们仍将争论火星是如何变得如此红的。
