火星古早時期：寒冷又潮濕的紅色星球

火星，這顆紅色星球，其標誌性的紅色外觀一直以來都引發了科學家的好奇心。根據最新研究，火星的紅色來自於一種名為「水合氧化鐵」的礦物，這種礦物含有水分，並暗示了約30億年前火星曾經歷一段寒冷且潮濕的時期。

兩項關於火星歷史的新研究揭示了更多細節。科學家在火星北半球發現了一處可能是古代海灘的地形，並確認了一種含水的礦物是火星呈現粉紅色調的原因。這些發現讓我們更瞭解火星在30億年前最後一次擁有大量液態水時的環境狀況。

「過去，早期火星被認為是『寒冷且乾燥』或『溫暖且潮濕』，」馬德里天體生物學中心及康乃爾大學的天體生物學家阿爾貝託·費爾南表示，「這兩項新研究共同解決了這個問題的第二部分：早期火星是潮濕的，從未乾燥過。」

火星的北部低地海拔較低，這讓一些科學家懷疑該地區曾經存在過一片廣闊的海洋。2021年，中國的「祝融號」探測車在這片區域邊緣登陸，並使用地下雷達探測深埋地表的古代海岸線跡象。探測車發現了一處長達一公里、埋藏於地下10至35公尺的斜坡地形，其坡度與地球上的海灘極為相似。雷達資料顯示，這片斜坡由礫石至沙粒大小的沉積物組成。

研究人員考慮過這片沙質斜坡可能是被掩埋的沙丘，就像火星表面其他地方的沙丘一樣。但探測到的特徵與風吹沙丘的預期形狀不符，也不太可能是由河流或熔岩流形成。相反，這些沉積物與地球海岸線的沉積物非常相似。

雖然這些發現尚未證實火星曾擁有完整的海洋，但如果這片區域確實代表古代海岸線，它將幫助科學家更深入瞭解火星過去是否具備孕育生命的潛力。「水、岩石和空氣之間的介面是一個適合生命存在的環境，」加州大學柏克萊分校的行星科學家邁克爾·曼加表示，「地球上最早的生命就是在這類環境中形成的，例如淺水區和海岸線。」

另一項研究則揭示了火星液態水消失前的狀態。火星的紅色來自於一種名為「水合氧化鐵」的礦物，這種礦物很可能需要寒冷的表面水才能形成。「我們一直在探究火星為何是紅色的，許多人可能認為是因為鐵鏽，」布朗大學的行星科學家亞當·瓦蘭提納斯表示，「但地球上有許多不同型別的鐵鏽，每種鐵鏽的礦物學特性都能告訴你其形成時的環境條件。」

多年來，科學家懷疑火星的紅色來自於赤鐵礦，這是一種不含水的氧化鐵，因此應該是在火星失去液態水後形成的。但赤鐵礦吸收和反射光線的方式與火星塵埃並不完全相同，加上火星表面其他含水礦物的發現，讓瓦蘭提納斯和他的團隊開始質疑赤鐵礦是否真的是火星紅色的來源。

研究團隊測量了不同實驗室礦物樣本吸收和反射的光波長，並將其與軌道和地面太空船收集的火星塵埃資料進行比較。結果發現，由一份水合氧化鐵和兩份玄武岩（一種火山岩）組成的混合物，最能匹配火星表面的顏色。

水合氧化鐵是一種含水的氧化鐵，在火星上形成時很可能需要寒冷且潮濕的條件。瓦蘭提納斯指出，在地球上，這種礦物較不穩定，會逐漸轉化為更穩定的氧化鐵形式，如赤鐵礦。但低溫和酸性環境可以減緩這種轉變，使水合氧化鐵保持穩定，直到火星的液態水消失。

「結合這兩項研究，我們可以想像早期火星表面擁有豐富的液態水，甚至形成了海洋，氣候普遍寒冷至非常寒冷，某種程度上類似於北冰洋的海灘，」費爾南總結道。