[비즈한국] 火星最显著的特征就是鲜明的红色。很久以来，人们看到像血一样红的火星，便联想到了战神阿瑞斯（Ares）。后来，火星也被称为阿瑞斯，即玛尔斯（Mars）。在天蝎座中，有一颗颜色鲜红，丝毫不亚于火星的恒星。有一个广为流传的故事，人们认为那是战神阿瑞斯的唯一劲敌，因此将其命名为阿瑞斯的对手——“安提阿瑞斯”（Antares），简称“心宿二”。
此前，探测机器人传回的火星照片展现了无边无际的红色沙漠景观，这让火星显得更加陌生。有趣的是，虽然火星是红色的这一事实在望远镜出现之前就已经众所周知，但我们至今仍不知道火星为何呈现这种红色。
或许有人认为火星之所以红，是因为氧化铁成分，也就是生锈的铁。但这仅仅是猜测，我们并不知道火星为什么会像现在这样整颗星体都被染红。不过，最近出现了一种关于火星为何呈红色的新假说。对于埃隆·马斯克（Elon Musk）来说，这或许是一个好消息，因为该假说暗示火星可能比我们预想的更适合生命居住，是另一处“天堂”。
1976年，“海盗号”（Viking）登陆火星。当时，“海盗号”确认火星上存在非常丰富的铁成分。铁与氧结合氧化后，颜色会变成红色，这是生锈铁块常见的颜色。天文学家自然认为火星的红色是因为生锈的铁，即氧化铁。此外，火星大气中布满了尘埃。火星尘埃有时甚至会彻底覆盖探测器，导致其无法工作，危害极大。天文学家推测，火星丰富的铁成分长期以来不断氧化，使其被染红，现在这些氧化铁全部破碎成尘埃，将整个火星覆盖成红色。
此后，绕火星探测的“火星全球探勘者号”（Mars Global Surveyor）以及2004年登陆火星的“机遇号”（Opportunity），都在火星表面确认了Fe2O3（赤铁矿）成分。赤铁矿是铁与氧直接结合的形态，呈现非常鲜艳的红色。特别是穿梭于火星表面各处的“机遇号”以及后来到达的“好奇号”（Curiosity）探测器，发现了一些非常有趣的石头。
乍一看，它们就像小珠子。这些直径几厘米、看起来像经过打磨的珠子，全身都是赤铁矿。在探测器拍摄的照片中，这些石头呈现出淡蓝色，因此天文学家给它们起了一个绰号叫“蓝莓石”。实际上，这些石头的真实颜色接近灰色。只是因为火星天空布满了红色尘埃，在背景呈现红色的环境下拍摄，使其看起来比实际更蓝。这和曾经在网上引起争议的“裙子颜色之谜”类似，由于光线不同，视觉效果也会产生差异。
随着蓝莓石的发现，火星铁含量极丰富的观点得到了支持。然而，这一发现也引发了新的困惑。像蓝莓石这样圆滚滚的岩石通常形成于水分充足的环境。在地球上，即便现在是干旱的沙漠，也能看到这种证明过去曾有丰富水资源的圆石，最典型的例子就是美国犹他州沙漠、蒙古沙漠等地的“莫基大理石”（Moqui Marbles）。有时在悬崖上会发现这种圆形的石头，看起来就像米糕里镶嵌的黑豆。很久以前，在水源丰富的时期，水分携带化学成分渗入地下，留下了圆形的空洞。随着时间推移，铁成分填满了这些空洞，形成了圆形的铁珠石。
火星上发现的蓝莓石被视为火星曾有丰富水资源的惊人地质证据。但这反而制造了一个新的矛盾。因为构成蓝莓石的主要成分——赤铁矿，其实是在无水环境中形成的化学成分。它仅由铁和氧组成，不需要水，在干燥无水的环境下反而更容易形成。也就是说，赤铁矿的大量存在意味着该地区长期没有水。但同时，大量发现这种圆石又意味着当时水资源丰富。这简直是一个令人困惑的矛盾。
这种矛盾让天文学家开始怀疑，火星呈红色的真正原因可能并不完全是赤铁矿。目前人类尚未亲自访问过火星，偶尔只能通过飞向地球的火星陨石来间接推测火星的状态。不过，多亏了过去几十年穿梭在火星各处的探测器，现在我们可以在实验室中一定程度上还原火星的环境。
天文学家基于MRO（火星勘测轨道飞行器）、ExoMars（火星微量气体任务卫星）、火星快车（Mars Express）等探测器采集的数据，分析了什么样的矿物成分才能最完美地再现观测数据。他们在实验室环境下制作了各种能产生含铁红色成分的“配方”，然后像登陆火星的探测器一样使用相同设备进行分析。结果出现了一个非常意外的发现。
一个比长期以来被认为是“红色罪魁祸首”的赤铁矿概率更高、且更能准确描述火星真实数据的候选者出现了。它就是被称为“水铁矿”（Ferrihydrite）的另一种氧化铁。天文学家发现，玄武岩和水铁矿以约2:1的比例混合的配方能最真实地还原数据。水铁矿与赤铁矿有一个重要区别：它不仅含有铁和氧，还含有水分（H2O）。原先的候选者赤铁矿在非常干燥和温暖的环境下易于形成，而水铁矿则在相对低温、有水流动的环境下更容易形成。
有趣的是，此次研究中，天文学家还展示了地球上已经存在与该配方样品非常相似的土壤。例如葡萄牙某洞穴底部水滴滴落处形成的红色成分，以及美国布洛克岛溪流中形成的红色岩石等。在有水流过的地方形成了这种红色岩石，而在旁边没有水流过的地方则没有发现。
这为那些渴望去火星却只能无奈困在地球上的人们提供了一个不错的替代方案：没必要非得去那么远。去葡萄牙的洞穴一角，或者美国布洛克岛的溪边摸一摸红色岩石吧。那感觉就和亲手触摸火星的红色岩石一样。甚至就算真的到了火星，因为不能脱下宇航服，你也无法直接用肉手触碰火星表面。说不定这里才是最能真实感受火星质感的地方！
水铁矿不仅需要水，还需要空气中极其丰富的氧气才能形成。因此，如果此次火星呈红色是因为水铁矿而非赤铁矿的研究结果属实，那么火星拥有的水和氧气可能远比我们预想的要丰富。这让人不禁思考，直到数亿年前，火星上是否存在过不亚于地球的多样化生命和生态系统。
进一步讲，如果火星并非从诞生之初就是现在这样干涸的红色星球，而是曾经历过水和氧气充沛的肥沃时期，那么对于火星地球化（Terraforming）的观点也应大为改观。它不是给从未拥有过水和氧气的火星创造一个适合居住的肥沃环境的巨大开发工程，而是一个将曾经拥有丰富水和氧气、只是暂时干涸的火星恢复到往昔辉煌模样的巨大修复工程。
最终，想要彻底弄清火星为何呈现鲜艳的红色，以及我们是否真的能去火星居住，唯一的办法就是亲自去火星带回样本。事实上，我们对月球的理解也是通过1960~70年代的阿波罗计划取得了飞跃。说通过精密分析宇航员从月球表面带回的各种岩石样本而获得的知识，构成了我们目前对月球起源的大部分理解，一点也不为过。
同样，天文学家们正在从容筹备历史性的火星样本返回任务。先遣队早已抵达火星，“毅力号”（Perseverance）探测器正在火星各地钻孔，努力将火星样本收集到小胶囊中。天文学家计划在2030年左右派遣后续部队前往火星。“毅力号”会将收集好的胶囊移交给后续部队，胶囊会被装载到小型火箭上，像导弹一样发射回地球。
如果这一名为“火星样本返回”（Mars Sample Return）的历史性任务能够成功，尽管我们仍困在地球上，但却能亲手触碰到从火星带回的红色土壤和岩石样本。遗憾的是，目前该任务因预算问题暂时中断，但愿所有困难都能克服，让“毅力号”辛苦收集的火星瑰宝能够被运回地球的实验室。通过火星样本返回任务，“快递”回来的胶囊里究竟装着令火星地球化梦想者绝望的消息，还是新的希望，我们只需要再多一点点的等待。
参考
https://www.nature.com/articles/s41467-025-56970-z
作者 池雄培（Ji Woong-bae）是？热爱猫咪和宇宙。童年时期看了《银河铁道999》后，立志让世人了解宇宙的美丽。目前在延世大学银河演化研究中心及近宇宙论实验室从事通过银河相互作用进行演化的研究，并参与演讲和写作等各种科学传播活动。著有《썸 타는 천문대》（暧昧天文台）、《하루 종일 우주 생각》（整天想宇宙）、《별, 빛의 과학》（星，光的科学）等书。