美國太空總署（NASA）探測車近日在火星鑽探時發現大量菱鐵礦（Siderite），這是一種富含碳的礦物，為火星遠古時期擁有豐富水體、濃厚大氣與宜居環境提供了新證據。

據路透社報道，這項發現來自2012年登陸火星的「好奇號」（Curiosity）探測車。2022至2023年間，「好奇號」在火星蓋爾隕石坑（Gale Crater）三個地點鑽取岩石樣本，從中發現了這種礦物。

菱鐵礦是一種碳酸鹽礦物，化學組成為碳酸鐵（FeCO₃）。這種礦物形成於數十億年前的沉積岩中，顯示當時的火星可能擁有一層厚重、富含二氧化碳的大氣層。這樣的氣候條件可藉助溫室效應將行星加熱，進而支撐地表液態水的存在。

火星或曾經宜居

科學家長期以來推測，火星表面許多地形特徵都與流水活動有關，包括曾存在海洋、湖泊與河流，這些都可能是早期微生物潛在的生存環境。

像地球與金星一樣，火星的大氣中也以二氧化碳作為主要的氣候調節溫室氣體，能有效捕捉太陽熱能並提升表面溫度。

但過去能夠佐證火星早期擁有高濃度二氧化碳的直接證據一直很少。根據主流假說，火星早期可能曾擁有濃密的大氣，但由於未知原因逐漸演變為今日稀薄的大氣層。這些消失的碳可能通過地質化學反應被封存於地殼岩石中，以碳酸鹽礦物的形式存在。

根據「好奇號」最新分析結果，樣本中菱鐵礦含量高達10.5%（重量比），顯示碳被封存的程度遠超預期。「好奇號」本身配備有分析儀器，可鑽入火星岩石3至4厘米並直接分析礦物與化學組成。

參與這項研究的加拿大卡加利大學地球化學家、NASA火星科學實驗室團隊成員Benjamin Tutolo指出，「好奇號」的新發現解開了一個讓研究人員一直以來感到困惑的問題。

「火星是否曾適合居住，一直有個核心問題——如果當初真的有大量二氧化碳來穩定氣候與液態水，為甚麼我們幾乎找不到碳酸鹽礦物的蹤跡？」Tutolo表示，雖然模型預測火星表面應廣泛分布碳酸鹽礦物，但實際上從軌道觀測與地面探測所得證據極為有限。

研究團隊指出，與這次樣本類似的岩石在火星上分布廣泛，意味著火星地殼中可能普遍存在碳酸鹽礦物，並潛藏著大量已封存的二氧化碳。

火星氣候演化之謎重要突破

蓋爾隕石坑中的沉積岩包括砂岩與泥岩，預估形成於約35億年前，當時該地區可能是一個湖泊，尚未經歷火星氣候劇變。

芝加哥大學與Astera研究所行星科學家、論文共同作者Edwin Kite指出：「火星從早期可能宜居的濕暖表面，轉變為今日乾冷荒蕪的樣貌，是我們所知最大的行星氣候災變之一。」

「我們尚未弄清這一劇變的成因，但確實有跡象表明火星早期擁有更濃密的大氣。這使我們更迫切地想知道那些碳最終去了哪裏。發現這類碳含量高、過去未曾預期的礦層，是揭開火星氣候演化之謎的重要突破。」

這項發現同時也有助於了解火星遠古時代的碳循環模式。

在地球上，火山會向大氣中釋放二氧化碳，這些氣體再被海洋吸收，與鈣等元素結合形成碳酸鹽岩石（如石灰岩）。隨著板塊構造的運動，這些岩石會被加熱並將碳重新釋放回大氣。

但火星不具備板塊構造。Tutolo解釋說，「火星古代的碳循環是不平衡的，換言之，封存在岩石中的二氧化碳遠多於後來釋放回大氣的量。」

他補充：「這項研究可納入火星氣候演化模型，幫助我們更好地理解火星為何失去了早期可能的宜居性，以及碳循環在其中扮演的角色。」#

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