臺北市立天文科學教育館

儘管科學家普遍認同古代火星上存在河流和湖泊，但究竟具體何時演變成今日乾涸的沙丘卻還不清楚。如今，透過美國太空總署「好奇號」火星車收集的資料，科學家發現赤鐵礦的單一晶體可以作為火星遠古氣候變遷的礦物學標誌。相關研究成果發表在5月28日的《科學》雜誌上。

圖說：這張合成影像是好奇號於2015年9月9日拍攝。前景距離火星車約3公里是一條富含赤鐵礦的長山脊。 圖片來源： NASA/JPL-Caltech/MSSS

赤鐵礦是由氧化鐵形成的礦物，而赤鐵礦晶體的形狀和結構則反映了它們形成時的條件——例如溫度和水的存在——因此它們可以作為環境變化發生時間的指標。科學家藉由好奇號火星車在蓋爾隕石坑（Gale Crater）不同海拔高度採集的20個樣本，分析了火星車化學與礦物學（CheMin）儀器的數據，發現赤鐵礦在不同海拔高度的晶體尺寸上有差異。高海拔地區的赤鐵礦晶體尺寸小於10奈米，而低海拔地區的晶體尺寸通常較大，可達65奈米。

圖說：這張圖片展示了為本研究分析的來自蓋爾隕石坑的 20 個好奇號鑽探樣本。 圖片來源：NASA/JPL-Caltech/MSSS

此外，研究團隊還發現，通常與赤鐵礦伴生的針鐵礦在較低海拔的樣本中消失，但在較高海拔的樣本中仍然含有赤鐵礦和針鐵礦。因為在水體pH值呈中性或弱鹼性的溫暖條件下，針鐵礦可以轉化為赤鐵礦，同時也有利於赤鐵礦晶體尺寸增大。因此，科學家認為這代表古代隕石坑中上層地層沉積時環境較寒冷、水分不足、或水存在時間相對較短，導致晶體沒有足夠的時間和條件生長；反之，深埋的下層岩層則較為溫暖、水分充足，使得晶體得以生長。

根據研究團隊的估計，溫暖的地下水可能在蓋爾隕石坑最深處持續存在了長達470萬年，這些長期存在的含水層可能適宜生命生存。未來透過更廣泛的地質調查，科學家或許能夠解開火星古氣候變遷的謎團。（編譯／王彥翔）