火星紅色之謎：水合鐵礦物揭示古老濕潤環境

火星的紅色外觀一直是科學家們關注的焦點，而最新研究指出，一種名為「水合鐵礦物」（ferrihydrite）的礦物可能是火星紅色的主要成因。這種礦物形成於火星早期的寒冷濕潤環境中，並在過渡到現今極端乾燥的氣候後仍保留其特徵。

火星在夜空中以其鮮明的紅色而聞名，過去數十年的太空探測任務已證實，這種紅色源自於火星塵埃中的鐵礦物氧化現象。也就是說，火星岩石中的鐵曾與液態水或空氣中的水與氧氣發生反應，類似於地球上的鐵鏽形成過程。經過數十億年的風化作用，這些氧化鐵被分解成塵埃，並被風力散佈到整個星球，這一過程至今仍在持續。

然而，鐵氧化物有多種形式，火星塵埃中的鐵氧化物化學成分一直是科學界激烈爭論的議題，因為其形成過程能揭示火星當時的環境條件，這也與火星是否曾經宜居的問題密切相關。過去的研究基於太空探測器的觀測資料，並未在火星塵埃中發現水的存在，因此科學家推測這些鐵氧化物可能是「赤鐵礦」（hematite），形成於火星早期濕潤期結束後的乾燥環境中。

但最新研究結合了太空探測資料與實驗室技術，發現火星的紅色更可能來自於含有水分的鐵氧化物，即水合鐵礦物。這種礦物通常在冷水的環境中快速形成，因此它必定是在火星表面仍有水時生成的。儘管經過長時間的風化與散佈，這種礦物至今仍保留其水分特徵。

布朗大學的研究員阿多馬斯·瓦蘭蒂納斯博士（Dr. Adomas Valantinas）表示：「我們在實驗室中嘗試用不同型別的鐵氧化物模擬火星塵埃，發現水合鐵礦物與玄武岩（一種火山岩）的混合最能匹配太空探測器在火星上觀測到的礦物成分。」他進一步解釋：「火星仍然是紅色星球，只是我們對其成因的理解發生了轉變。這意味著水合鐵礦物只能在火星表面仍有水時形成，因此火星的氧化過程比我們過去認為的更早發生。此外，水合鐵礦物在火星現今的環境中仍然穩定。」

其他研究也曾暗示火星塵埃中可能存在水合鐵礦物，但這項研究首次透過結合太空任務資料與實驗室實驗，提供了全面的證據。研究團隊使用先進的研磨機模擬火星塵埃的顆粒大小，並利用與軌道探測器相同的技術分析樣本，最終確認水合鐵礦物是最佳匹配。

歐洲太空總署（ESA）的「微量氣體軌道器」（TGO）與「火星快車」計畫科學家科林·威爾遜博士（Dr. Colin Wilson）指出：「這項研究得益於國際火星探測任務的互補資料，無論是從軌道還是地面觀測，都為我們提供了重要線索。」火星快車對塵埃礦物學的分析顯示，即使是火星上塵埃最密集的區域也含有富含水分的礦物。而TGO的獨特軌道讓研究人員能在不同光照條件下觀測同一區域，從而區分顆粒大小與成分，這對實驗室中模擬正確的塵埃大小至關重要。

此外，美國太空總署（NASA）的「火星偵察軌道器」（Mars Reconnaissance Orbiter）以及「好奇號」、「探路者號」與「機會號」火星車的地面測量資料，也支援了水合鐵礦物的存在。威爾遜博士表示：「我們期待即將到來的任務，如ESA的『羅莎琳·富蘭克林號』火星車與NASA/ESA的『火星樣本返回計畫』，這些任務將幫助我們更深入地探索火星紅色的成因。」

布朗大學的行星科學家傑克·馬斯塔德博士（Dr. Jack Mustard）則強調：「這項研究為我們開啟了一扇大門，讓我們有更好的機會應用礦物形成原理與條件來回溯火星的歷史。更重要的是，目前由『毅力號』火星車收集並即將返回地球的樣本，將讓我們能夠實際驗證這項發現是否正確。」

這項研究成果已發表於《自然通訊》（Nature Communications）期刊，為火星的紅色之謎提供了新的解答。