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每当夜晚抬头望向天空，你可能会注意到一颗泛着暗红色光芒的“星星”——那就是火星。这颗红色星球从古至今都让人类充满好奇：为什么它像生锈了一样红彤彤的？最近，科学家们发现，这个问题的答案可能和我们过去想的完全不一样！
首先来看看老故事，这个故事说是火星生锈了。
过去50年，科学家一直认为火星像地球上的铁器生锈一样变红了。证据有三个：
一是望远镜里的红色：通过望远镜看火星，火星表面反射的光线特征和地球上的铁锈（学名赤铁矿）非常相似。
二是探测器实拍：1971年，“水手9号”传回的大量图像进一步显示火星表面存在一些明显的暗色和亮色区域。1976年海盗1号”和“海盗2号”着陆器传回了第一批火星表面的彩色图像，展示了火星表面真实的红橙色景象。那时的分析认为，火星遍布类似沙漠的风化尘埃，颜色来源于氧化铁的化学成分。
三是土壤成分检测：同样是海盗号，两个探测器对火星土壤的化学成分分析，确认了氧化铁的存在，这是红色的主要来源。
按照这个理论，40亿年前的火星曾经湿润多水，铁矿石在水里慢慢生锈，后来水分蒸发，铁锈被风吹遍全球，把整个星球染成了红色。
但这里有个大漏洞：火星现在干燥得连水蒸气都很少，怎么可能维持几十亿年的"生锈"反应？而且探测器发现火星尘埃颗粒比地球铁锈细得多，只有头发丝的1/20粗！
那么新的解释是怎么样的呢？认为火星可能是个"吸水海绵。
事情是这样的，2023年，欧洲航天局的探测器发现了一个新线索：火星尘埃里检测到一种特殊的光线"指纹"，和地球实验室里制造的水铁矿完全匹配。这种矿物就像微型的"吸水海绵"，每个颗粒能锁住4个水分子！
更惊人的证据来自好奇号火星车：它在盖尔陨石坑的岩石里发现了大量羟基（-OH）的痕迹，这说明火星早期环境不仅湿润，水里还溶解了大量矿物质。在这种"咸水汤"里，火山岩更容易形成水铁矿而不是普通铁锈。
于是，科学家用计算机模拟还原了当时的场景：
最新的研究通过热力学模拟，重建了火星早期的水文循环。在41亿年前诺亚纪时期，火星内部放射性元素衰变，产生的热量融化深层冰层，形成覆盖全球的咸水海洋。这种高盐度水体抑制了纯水的冰点，使得液态水得以在零下20℃环境中长期存在。在这样的弱酸性富水条件下，火山喷发出的玄武岩迅速发生水化作用，形成纳米级水铁矿颗粒。
随着火星磁场的消失和太阳风的侵蚀，大气层逐渐变得稀薄。当全球气温降至冰点以下时，表层海水开始冻结，水分被困在冰层下的高压环境中。在这种极端条件下，水铁矿经历脱水相变转化为赤铁矿的过程被显著延缓。直到大约30亿年前亚马逊纪初期，剩余的液态水彻底消失，残留的水铁矿在宇宙射线轰击下，逐渐破碎成超细颗粒，最终，借着火星上狂暴的沙尘暴，给整个星球披上了红色外衣。
这项新的发现和解释模型对于认识火星的前世十分重要。
如果主导红色的是水铁矿，说明火星湿润的时间可能比我们以为的长得多，足够让生命有机会诞生！这将在某种程度上改写火星历史。同时，也告诉我们我们，对某种天文现象的解释，需要多方面的证据相互验证，不能想当然，或者仅仅是是根据以往的经验。
当然，这个新的观点还有待进一步去验证。目前来看，虽然证据很多，但最关键的证据还得等火星土壤样本送回地球：
毅力号火星车已经在行动：现在这辆火星车正在杰泽罗陨石坑工作，已经发现某些区域水铁矿含量超预期。
欧洲要发射新探测器：欧洲计划2028年发射的火星探测器将携带超级显微镜，能看清单个尘埃颗粒的内部结构。
特别值得期待的是，我国的天问三号任务计划在2029年前后实现火星样品返回地球。有望成为第一个从火星采样返回的国家，并已开始筹划建设世界首个火星样品实验室。
天问三号带回的火星样本，将为科学家提供更直接的证据，回答火星红色成因这一问题。通过分析这些样本，科学家们将能够更准确地测定火星表面氧化铁的矿物组成和化学状态，从而验证并完善关于火星红色之谜的各种理论。
可见，行星表面的颜色不是一个简单的现象，还记录了行星形成和演化的关键证据。让我们一起期待天问三号采样返回任务的成功实施吧！
本文为科普中国·创作培育计划扶持作品
作者：肖龙 中国地质大学 教授
审核：周炳红 中国航天科普大使 研究员
出品：中国科协科普部
监制：中国科学技术出版社有限公司、北京中科星河文化传媒有限公司
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