火星为什么是红色的？

罗杰·拉苏尔++姜德杰

观看火星深红的光芒并不需要高端天文望远镜。一年中任何一个晴朗的夜晚，都可以用双筒望远镜看到。古罗马人因火星的颜色而崇敬它，埃及人称它为“desher”，即“红色星球”。

在太阳系所有行星中，火星是唯一的红色星球。为什么会这样呢？

微红颜色是由以红赤铁矿形式存在的氧化铁或三价铁造成的。地球上有许多锈红色的岩石，其形成需要氧气，而氧气源于生命。最早的证据来自西格陵兰38亿岁的条状铁层，对应着光合蓝菌兴衰的生长周期。它们以富含二氧化碳的大气为生，将氧气作为废物排出。

但是据我们所知，火星没有蓝菌。那么，产生火星尘埃中赤铁矿晶体的氧气从何而来？其大气中有少量稀罕的氧气——只有0.13%。二氧化碳构成了其大气中最大的份额，占95.3%，氮气占2.7%。

最有可能源于水。

通过环绕火星的卫星上的红外仪器收集的数据以及“机遇”号火星车2004年拍摄的冰云，我们知道火星上有冻结的水。结冰的水位于火星南极附近的地表下约1米处，埋在其极地冰盖明亮的白色二氧化碳冰川下面。

但是这些锈迹的产生需要液态的水。通过望远镜的观察，我们尚未发现火星上有液态水。在火星表面艰难前进的火星车似乎发现了其曾经富含液态水的迹象。

自1877年意大利天文学家乔凡尼·夏帕雷用他的望远镜观察这颗红色行星开始，天文学家已经注意到了貌似水道的东西。有人甚至认为水道可能是由火星人设计的。2004年，“勇气”号和“机遇”号火星车发现，火星表面确实有纵横交错的水道。它们传回了冰蚀谷以及有蜿蜒小溪和卵石印记的图像。火星曾经是有水的，并且比其目前的-55℃的温度要暖和得多。

火星上有水的更多证据来自2014年8月，那时“好奇”号传回了其在盖尔陨坑着陆点的图片，图片中有均匀层状岩体。这是典型的在湖底形成的沉积物。

此前一年，“好奇”号钻探了一块名为“坎伯兰”的火星岩石。岩石的矿物质中有很久以前嵌入其中的水分子。通常，水是由两个氢原子和一个氧原子形成的，但有时一个或两个氢分子会被一个较重的氘原子替代。大约每3200个氢分子中会有一个被氘原子替代。

在火星表面，正常液体水可以蒸发，而重水分子则留在其表面。由于重水分子与正常水的比例随着时间的变化而变化，这就使我们能够测量出火星上的水存在了多长时间，曾经有多少水。

“好奇”号发现火星的D-H水约是地球D-H水的3倍。这意味着火星在大约40亿年前有液态水。这些水最终成了地下冰吗？我们一直想知道答案。

2015年3月，美国航空航天局的科学家在《科学》杂志上发表了他们的答案。用基于地球的红外望远镜观测火星大气，他们测量出了在极地冰盖处有多少重水被冻结了。利用这个数据，他们计算出，火星表面曾经有2000万立方千米左右的水——比北冰洋的水量还多。但是现在的情形是：这些水只有13%变成了目前火星两极的冰，另外87%已经消失在太空了！

盖尔陨坑

因此，我们相信，火星在某个时期曾经有液态水。但是，水从何而来？同理，地球上的水我们也不知从何而来。有两个可能的答案：一、火星形成时产生的水;二、载冰彗星和小行星带来的水。希望不久的将来会有答案。欧洲航天局的罗塞塔探测器已降落在67P彗星，美国航空航天局的“黎明”号飞船也已处于小行星带冰冷的谷神星附近。它们的任务就是探索彗星和小行星能否给我们太阳系的行星带来水，到时或许也能明确回答这个问题了。