火星为什么是红色的
古罗马人因火星的颜色而崇敬它,埃及人称它为“红色星球”。在太阳系的所有行星中,火星是唯一的红色星球。为什么会这样呢?
火星的微红颜色是由以红赤铁矿形式存在的氧化铁或三价铁形成的。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岛上有38亿年历史的条状铁层,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,火星上没有蓝菌。其大气中有少量稀罕的氧气——只有0.13%。二氧化碳在其大气中占了最大的份额——95.3%,氮气占2.7%。那么,产生火星尘埃中赤铁矿晶体的氧气从何而来?
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及“机遇”号火星车于2004年拍摄的冰云,我们知道火星上有冻结的水。结冰的水位于火星的南极附近的地表下约1米处,埋在其极地冰盖明亮的白色冰川下面。
但是这些锈迹的产生需要液态水。通过望远镜观察,我们尚未发现火星上有液态水。人们在火星表面艰难前进的火星车上,似乎发现了火星上曾经富含液态水的迹象。
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。它们传回了冰蚀谷及有蜿蜒小溪和卵石印记的图像。火星上曾经是有水的,并且其之前的温度比目前的-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石坑着陆点的图片,图片中有均匀的层状岩体。这是典型的在湖底形成的沉积物。
在此之前,“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,水分子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,正常液态水可以蒸发,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,以及火星上曾经有多少水。
“好奇”号发现在大约40亿年前火星上就有液态水。这些水最终成了地下冰吗?我们一直想知道答案。
2015年3月,美国国家航空航天局的科学家在《科学》杂志上刊登了他们的发现。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,另外的87%已经消失在太空了!
因此,我们相信,在某个时期火星上曾经有液态水。但是水从何而来?有两个可能的答案:一、火星在形成时产生的水;二、载冰彗星和小行星带来的水。希望在不久的将来会有确切的答案。