[비즈한국] 火星最顯著的特徵就是鮮明的紅色。很久以來，人們看到像血一樣紅的火星，便聯想到了戰神阿瑞斯（Ares）。後來，火星也被稱為阿瑞斯，即瑪爾斯（Mars）。在天蠍座中，有一顆顏色鮮紅，絲毫不亞於火星的恆星。有一個廣為流傳的故事，人們認為那是戰神阿瑞斯的唯一勁敵，因此將其命名為阿瑞斯的對手——“安提阿瑞斯”（Antares），簡稱“心宿二”。
此前，探測機器人傳回的火星照片展現了無邊無際的紅色沙漠景觀，這讓火星顯得更加陌生。有趣的是，雖然火星是紅色的這一事實在望遠鏡出現之前就已經眾所周知，但我們至今仍不知道火星為何呈現這種紅色。
或許有人認為火星之所以紅，是因為氧化鐵成分，也就是生鏽的鐵。但這僅僅是猜測，我們並不知道火星為什麼會像現在這樣整顆星體都被染紅。不過，最近出現了一種關於火星為何呈紅色的新假說。對於埃隆·馬斯克（Elon Musk）來說，這或許是一個好訊息，因為該假說暗示火星可能比我們預想的更適合生命居住，是另一處“天堂”。
1976年，“海盜號”（Viking）登陸火星。當時，“海盜號”確認火星上存在非常豐富的鐵成分。鐵與氧結合氧化後，顏色會變成紅色，這是生鏽鐵塊常見的顏色。天文學家自然認為火星的紅色是因為生鏽的鐵，即氧化鐵。此外，火星大氣中佈滿了塵埃。火星塵埃有時甚至會徹底覆蓋探測器，導致其無法工作，危害極大。天文學家推測，火星豐富的鐵成分長期以來不斷氧化，使其被染紅，現在這些氧化鐵全部破碎成塵埃，將整個火星覆蓋成紅色。
此後，繞火星探測的“火星全球探勘者號”（Mars Global Surveyor）以及2004年登陸火星的“機遇號”（Opportunity），都在火星表面確認了Fe2O3（赤鐵礦）成分。赤鐵礦是鐵與氧直接結合的形態，呈現非常鮮豔的紅色。特別是穿梭於火星表面各處的“機遇號”以及後來到達的“好奇號”（Curiosity）探測器，發現了一些非常有趣的石頭。
乍一看，它們就像小珠子。這些直徑幾釐米、看起來像經過打磨的珠子，全身都是赤鐵礦。在探測器拍攝的照片中，這些石頭呈現出淡藍色，因此天文學家給它們起了一個綽號叫“藍莓石”。實際上，這些石頭的真實顏色接近灰色。只是因為火星天空佈滿了紅色塵埃，在背景呈現紅色的環境下拍攝，使其看起來比實際更藍。這和曾經在網上引起爭議的“裙子顏色之謎”類似，由於光線不同，視覺效果也會產生差異。
隨著藍莓石的發現，火星鐵含量極豐富的觀點得到了支援。然而，這一發現也引發了新的困惑。像藍莓石這樣圓滾滾的岩石通常形成於水分充足的環境。在地球上，即便現在是乾旱的沙漠，也能看到這種證明過去曾有豐富水資源的圓石，最典型的例子就是美國猶他州沙漠、蒙古沙漠等地的“莫基大理石”（Moqui Marbles）。有時在懸崖上會發現這種圓形的石頭，看起來就像米糕裡鑲嵌的黑豆。很久以前，在水源豐富的時期，水分攜帶化學成分滲入地下，留下了圓形的空洞。隨著時間推移，鐵成分填滿了這些空洞，形成了圓形的鐵珠石。
火星上發現的藍莓石被視為火星曾有豐富水資源的驚人地質證據。但這反而製造了一個新的矛盾。因為構成藍莓石的主要成分——赤鐵礦，其實是在無水環境中形成的化學成分。它僅由鐵和氧組成，不需要水，在乾燥無水的環境下反而更容易形成。也就是說，赤鐵礦的大量存在意味著該地區長期沒有水。但同時，大量發現這種圓石又意味著當時水資源豐富。這簡直是一個令人困惑的矛盾。
這種矛盾讓天文學家開始懷疑，火星呈紅色的真正原因可能並不完全是赤鐵礦。目前人類尚未親自訪問過火星，偶爾只能透過飛向地球的火星隕石來間接推測火星的狀態。不過，多虧了過去幾十年穿梭在火星各處的探測器，現在我們可以在實驗室中一定程度上還原火星的環境。
天文學家基於MRO（火星勘測軌道飛行器）、ExoMars（火星微量氣體任務衛星）、火星快車（Mars Express）等探測器採集的資料，分析了什麼樣的礦物成分才能最完美地再現觀測資料。他們在實驗室環境下製作了各種能產生含鐵紅色成分的“配方”，然後像登陸火星的探測器一樣使用相同裝置進行分析。結果出現了一個非常意外的發現。
一個比長期以來被認為是“紅色罪魁禍首”的赤鐵礦機率更高、且更能準確描述火星真實資料的候選者出現了。它就是被稱為“水鐵礦”（Ferrihydrite）的另一種氧化鐵。天文學家發現，玄武岩和水鐵礦以約2:1的比例混合的配方能最真實地還原資料。水鐵礦與赤鐵礦有一個重要區別：它不僅含有鐵和氧，還含有水分（H2O）。原先的候選者赤鐵礦在非常乾燥和溫暖的環境下易於形成，而水鐵礦則在相對低溫、有水流動的環境下更容易形成。
有趣的是，此次研究中，天文學家還展示了地球上已經存在與該配方樣品非常相似的土壤。例如葡萄牙某洞穴底部水滴滴落處形成的紅色成分，以及美國布洛克島溪流中形成的紅色岩石等。在有水流過的地方形成了這種紅色岩石，而在旁邊沒有水流過的地方則沒有發現。
這為那些渴望去火星卻只能無奈困在地球上的人們提供了一個不錯的替代方案：沒必要非得去那麼遠。去葡萄牙的洞穴一角，或者美國布洛克島的溪邊摸一摸紅色岩石吧。那感覺就和親手觸控火星的紅色岩石一樣。甚至就算真的到了火星，因為不能脫下宇航服，你也無法直接用肉手觸碰火星表面。說不定這裡才是最能真實感受火星質感的地方！
水鐵礦不僅需要水，還需要空氣中極其豐富的氧氣才能形成。因此，如果此次火星呈紅色是因為水鐵礦而非赤鐵礦的研究結果屬實，那麼火星擁有的水和氧氣可能遠比我們預想的要豐富。這讓人不禁思考，直到數億年前，火星上是否存在過不亞於地球的多樣化生命和生態系統。
進一步講，如果火星並非從誕生之初就是現在這樣乾涸的紅色星球，而是曾經歷過水和氧氣充沛的肥沃時期，那麼對於火星地球化（Terraforming）的觀點也應大為改觀。它不是給從未擁有過水和氧氣的火星創造一個適合居住的肥沃環境的巨大開發工程，而是一個將曾經擁有豐富水和氧氣、只是暫時乾涸的火星恢復到往昔輝煌模樣的巨大修復工程。
最終，想要徹底弄清火星為何呈現鮮豔的紅色，以及我們是否真的能去火星居住，唯一的辦法就是親自去火星帶回樣本。事實上，我們對月球的理解也是透過1960~70年代的阿波羅計劃取得了飛躍。說透過精密分析宇航員從月球表面帶回的各種岩石樣本而獲得的知識，構成了我們目前對月球起源的大部分理解，一點也不為過。
同樣，天文學家們正在從容籌備歷史性的火星樣本返回任務。先遣隊早已抵達火星，“毅力號”（Perseverance）探測器正在火星各地鑽孔，努力將火星樣本收集到小膠囊中。天文學家計劃在2030年左右派遣後續部隊前往火星。“毅力號”會將收集好的膠囊移交給後續部隊，膠囊會被裝載到小型火箭上，像導彈一樣發射回地球。
如果這一名為“火星樣本返回”（Mars Sample Return）的歷史性任務能夠成功，儘管我們仍困在地球上，但卻能親手觸碰到從火星帶回的紅色土壤和岩石樣本。遺憾的是，目前該任務因預算問題暫時中斷，但願所有困難都能克服，讓“毅力號”辛苦收集的火星瑰寶能夠被運回地球的實驗室。透過火星樣本返回任務，“快遞”回來的膠囊裡究竟裝著令火星地球化夢想者絕望的訊息，還是新的希望，我們只需要再多一點點的等待。
參考
https://www.nature.com/articles/s41467-025-56970-z
作者 池雄培（Ji Woong-bae）是？熱愛貓咪和宇宙。童年時期看了《銀河鐵道999》後，立志讓世人瞭解宇宙的美麗。目前在延世大學銀河演化研究中心及近宇宙論實驗室從事透過銀河相互作用進行演化的研究，並參與演講和寫作等各種科學傳播活動。著有《썸 타는 천문대》（曖昧天文臺）、《하루 종일 우주 생각》（整天想宇宙）、《별, 빛의 과학》（星，光的科學）等書。