Miért vörös a Mars?

Az egyszerű válasz szerint azért, mert rozsdás, rozsda borítja. A valóságban a helyzet ennél valamivel bonyolultabb.

A szakemberek már a múlt században, az első Mars-szondák közelképei alapján úgy gondolták, hogy a bolygó jellegzetes vöröses színét a vasoxidnak, azaz közkeletű nevén a rozsdának köszönheti. Carl Sagan 1965-ben úgy gondolta, hogy a Mars felszínén előforduló anyag a hematit, vagyis a vas oxidjai közül a Földön leggyakrabban előforduló ásvány. A legújabb vizsgálatok eredményei azonban azt látszanak alátámasztani, hogy mégsem a hematit, hanem egy másik vasoxid, a vas-hidrit a Marsra legjellemzőbb ásvány. Utóbbi anyag metastabil, ezért a Földön tartósan nem marad meg, a Mars hideg és száraz környezetében azonban igen.

A Mars a közeli infravörös és a közeli ibolyántúli tartományokkal kiegészített képe. (Kép: ESA)

Sagan és kortársai azért gondoltak a hematit jelenlétére, mert a Mars színképében nem volt nyoma hidrogénnek vagy víznek, márpedig a két vas- és három oxigénatomból álló hematit (vas(III)-oxid, Fe₂O₃) nem tartalmaz hidrogént. Mindamellett, a hematit előfordulására máig sem tudtak kielégítő magyarázatot adni. A kutatók úgy gondolják, hogy a Mars ősi légköre kevés oxigént tartalmazott, ezért nehéz megmagyarázni, miként oxidálódtak a felszíni kőzetek. Ahhoz soha nem fért kétség, hogy a Mars valamilyen vas-oxidnak köszönheti vöröses színét, ezért megpróbálták a jellegzetes színt a vas valamely más oxidjával magyarázni. A legújabb, Adomas Valantinas (Brown University) vezetésével végzett vizsgálatok megpróbálnak megoldást találni a rejtélyre, eredményeiket a Nature Communications folyóiratban közölték.

Valantinas a Berni Egyetem doktoranduszaként abból indult ki, hogy eddig még senki sem hasonlította össze a vas-oxidok összes lehetséges ásványának spektrális tulajdonságait az űrszondák mérési eredményeivel, ezért munkatársaival 10 különböző vas-oxid laboratóriumi vizsgálatát végezte el. A színképeket az űrszondák méréseivel összevetve megpróbálták reprodukálni a Mars felszínének lehetséges anyagát. A laboratóriumi adatokat és az ESA ExoMars TGO szondája méréseit összehasonlítva arra a következtetésre jutottak, hogy a színképi nyomok a vas-hidrit nevű ásvány felé vezetnek. A vas-hidrit a vason és az oxigénen kívül ásványvíz formájában vizet is tartalmazó anyag ((Fe³⁺)₂O₃·0.5H₂O), amely a Földön csak hideg és nedves környezetben fordul elő, azonban melegebb vagy szárazabb környezetben gyorsan más vas-oxidokká, például hematittá vagy goethitté (bársonyvasérccé) alakul át.

A marsi porhoz hasonló, laboratóriumban előállított anyag: ferrihidrit és bazalt 1:2 arányú keveréke, hiperfinom (< 1 μm szemcseméretű) por formájában. (Kép: Valantinas et al. 2025)

Valantinas 40 napon keresztül vizsgálta a vas-hidrit viselkedését a Winnipegi Egyetemen kialakított Mars-analóg környezetben. A ritka szén-dioxid légkörben az átlagos hőmérséklet –70 °C, volt, miközben a vas-hidritet erős ibolyántúli sugárzásnak tette ki. Ennek hatására az ásvány vizet veszített, de fagyott állapotban maradt. Modellszámítások szerint a marsi körülmények közt az anyag évmilliárdokon keresztül is stabil maradhat. A színképi vizsgálatok során még jobb egyezést kaptak a marsi mérések eredményével, ha a laboratóriumban a vas-hirdithez szemcsés bazaltot kevertek.

Végeredményben vizsgálataik alapján arra a következtetésre jutottak, hogy a vas-hidrit a Mars hideg és nedves múltjának abban a rövid időszakában alakulhatott ki, amikor jelen volt az ilyen reakciókhoz szükséges víz és oxigén. Később a víz eltűnt, a vas-hidrit viszont megmaradt. A továbbiakban megpróbálnak a Marson olyan helyszíneket lokalizálni, ahol a vas-hidrit kialakulhatott, és ahonnan a porviharok az évmilliárdok során széthordták az egész bolygóra.

A Mars „elvörösödése” az ESA infografikáján. Négymilliárd évvel ezelőtt a Mars szürke kőzetek alkotta felszíne nedves volt. (1) A Marson található vas oxidálódott. (2) A rozsda bemosódott a bolygó folyóiba és tavaiba. (3) Évmilliárdok alatt a rozsdás kőzet elporlott. (4) A szél a Mars teljes felszínére szétterítette a port: a mai Mars vörös, poros és száraz. (Infografika: ESA)

Kapcsolódó cikkek:
Életjel vagy kémia?
A Mars tengelyforgásáról
Ibolyántúli Mars
Szerves anyagok a Jezero-kráterben
Pordinamikai vizsgálat

Kapcsolódó linkek:
Miért vörös a Mars? (Sky & Telescope)