火星為什么是紅色的

羅杰?拉蘇爾

古羅馬人因火星的顏色而崇敬它，埃及人稱它為“紅色星球”。在太陽(yáng)系的所有行星中，火星是唯一的紅色星球。為什么會(huì)這樣呢？

火星的微紅顏色是由以紅赤鐵礦形式存在的氧化鐵或三價(jià)鐵形成的。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(lái)自西格陵蘭島上有38億年歷史的條狀鐵層，對(duì)應(yīng)著光合藍(lán)菌興衰的生長(zhǎng)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，火星上沒(méi)有藍(lán)菌。其大氣中有少量稀罕的氧氣——只有0.13%。二氧化碳在其大氣中占了最大的份額——95.3%，氮?dú)庹?.7%。那么，產(chǎn)生火星塵埃中赤鐵礦晶體的氧氣從何而來(lái)？

最有可能源于水。

通過(guò)環(huán)繞火星的衛(wèi)星上的紅外儀器收集的數(shù)據(jù)及“機(jī)遇”號(hào)火星車(chē)于2004年拍攝的冰云，我們知道火星上有凍結(jié)的水。結(jié)冰的水位于火星的南極附近的地表下約1米處，埋在其極地冰蓋明亮的白色冰川下面。

但是這些銹跡的產(chǎn)生需要液態(tài)水。通過(guò)望遠(yuǎn)鏡觀察，我們尚未發(fā)現(xiàn)火星上有液態(tài)水。人們?cè)诨鹦潜砻嫫D難前進(jìn)的火星車(chē)上，似乎發(fā)現(xiàn)了火星上曾經(jīng)富含液態(tài)水的跡象。

2004年，“勇氣”號(hào)和“機(jī)遇”號(hào)火星車(chē)發(fā)現(xiàn)，火星表面確實(shí)有縱橫交錯(cuò)的水道。它們傳回了冰蝕谷及有蜿蜒小溪和卵石印記的圖像。火星上曾經(jīng)是有水的，并且其之前的溫度比目前的-55℃的溫度要暖和得多。

火星上有水的更多證據(jù)來(lái)自2014年8月，那時(shí)“好奇”號(hào)傳回了其在蓋爾隕石坑著陸點(diǎn)的圖片，圖片中有均勻的層狀巖體。這是典型的在湖底形成的沉積物。

在此之前，“好奇”號(hào)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，水分子是由兩個(gè)氫原子和一個(gè)氧原子形成的，但有時(shí)一個(gè)或兩個(gè)氫分子會(huì)被一個(gè)較重的氘原子替代。大約每3200個(gè)氫分子中會(huì)有一個(gè)被氘原子替代。

在火星表面，正常液態(tài)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(shí)間的變化而變化，這就使我們能夠測(cè)量出火星上的水存在了多長(zhǎng)時(shí)間，以及火星上曾經(jīng)有多少水。

“好奇”號(hào)發(fā)現(xiàn)在大約40億年前火星上就有液態(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(guó)國(guó)家航空航天局的科學(xué)家在《科學(xué)》雜志上刊登了他們的發(fā)現(xiàn)。用基于地球的紅外望遠(yuǎn)鏡觀測(cè)火星大氣，他們測(cè)量出了在極地冰蓋處有多少重水被凍結(jié)了。利用這個(gè)數(shù)據(jù)，他們計(jì)算出火星表面曾經(jīng)有2000萬(wàn)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，另外的87%已經(jīng)消失在太空了！

因此，我們相信，在某個(gè)時(shí)期火星上曾經(jīng)有液態(tài)水。但是水從何而來(lái)？有兩個(gè)可能的答案：一、火星在形成時(shí)產(chǎn)生的水；二、載冰彗星和小行星帶來(lái)的水。希望在不久的將來(lái)會(huì)有確切的答案。