火星為什么是紅色的？

羅杰·拉蘇爾++姜德杰

觀看火星深紅的光芒并不需要高端天文望遠鏡。一年中任何一個晴朗的夜晚，都可以用雙筒望遠鏡看到。古羅馬人因火星的顏色而崇敬它，埃及人稱它為“desher”，即“紅色星球”。

在太陽系所有行星中，火星是唯一的紅色星球。為什么會這樣呢？

微紅顏色是由以紅赤鐵礦形式存在的氧化鐵或三價鐵造成的。地球上有許多銹紅色的巖石，其形成需要氧氣，而氧氣源于生命。最早的證據(jù)來自西格陵蘭38億歲的條狀鐵層，對應(yīng)著光合藍菌興衰的生長周期。它們以富含二氧化碳的大氣為生，將氧氣作為廢物排出。

但是據(jù)我們所知，火星沒有藍菌。那么，產(chǎn)生火星塵埃中赤鐵礦晶體的氧氣從何而來？其大氣中有少量稀罕的氧氣——只有0.13%。二氧化碳構(gòu)成了其大氣中最大的份額，占95.3%，氮氣占2.7%。

最有可能源于水。

通過環(huán)繞火星的衛(wèi)星上的紅外儀器收集的數(shù)據(jù)以及“機遇”號火星車2004年拍攝的冰云，我們知道火星上有凍結(jié)的水。結(jié)冰的水位于火星南極附近的地表下約1米處，埋在其極地冰蓋明亮的白色二氧化碳冰川下面。

但是這些銹跡的產(chǎn)生需要液態(tài)的水。通過望遠鏡的觀察，我們尚未發(fā)現(xiàn)火星上有液態(tài)水。在火星表面艱難前進的火星車似乎發(fā)現(xiàn)了其曾經(jīng)富含液態(tài)水的跡象。

自1877年意大利天文學家喬凡尼·夏帕雷用他的望遠鏡觀察這顆紅色行星開始，天文學家已經(jīng)注意到了貌似水道的東西。有人甚至認為水道可能是由火星人設(shè)計的。2004年，“勇氣”號和“機遇”號火星車發(fā)現(xiàn)，火星表面確實有縱橫交錯的水道。它們傳回了冰蝕谷以及有蜿蜒小溪和卵石印記的圖像?；鹦窃?jīng)是有水的，并且比其目前的-55℃的溫度要暖和得多。

火星上有水的更多證據(jù)來自2014年8月，那時“好奇”號傳回了其在蓋爾隕坑著陸點的圖片，圖片中有均勻?qū)訝顜r體。這是典型的在湖底形成的沉積物。

此前一年，“好奇”號鉆探了一塊名為“坎伯蘭”的火星巖石。巖石的礦物質(zhì)中有很久以前嵌入其中的水分子。通常，水是由兩個氫原子和一個氧原子形成的，但有時一個或兩個氫分子會被一個較重的氘原子替代。大約每3200個氫分子中會有一個被氘原子替代。

在火星表面，正常液體水可以蒸發(fā)，而重水分子則留在其表面。由于重水分子與正常水的比例隨著時間的變化而變化，這就使我們能夠測量出火星上的水存在了多長時間，曾經(jīng)有多少水。

“好奇”號發(fā)現(xiàn)火星的D-H水約是地球D-H水的3倍。這意味著火星在大約40億年前有液態(tài)水。這些水最終成了地下冰嗎？我們一直想知道答案。

2015年3月，美國航空航天局的科學家在《科學》雜志上發(fā)表了他們的答案。用基于地球的紅外望遠鏡觀測火星大氣，他們測量出了在極地冰蓋處有多少重水被凍結(jié)了。利用這個數(shù)據(jù)，他們計算出，火星表面曾經(jīng)有2000萬立方千米左右的水——比北冰洋的水量還多。但是現(xiàn)在的情形是：這些水只有13%變成了目前火星兩極的冰，另外87%已經(jīng)消失在太空了！

蓋爾隕坑

因此，我們相信，火星在某個時期曾經(jīng)有液態(tài)水。但是，水從何而來？同理，地球上的水我們也不知從何而來。有兩個可能的答案：一、火星形成時產(chǎn)生的水;二、載冰彗星和小行星帶來的水。希望不久的將來會有答案。歐洲航天局的羅塞塔探測器已降落在67P彗星，美國航空航天局的“黎明”號飛船也已處于小行星帶冰冷的谷神星附近。它們的任務(wù)就是探索彗星和小行星能否給我們太陽系的行星帶來水，到時或許也能明確回答這個問題了。