不少科学家认为，火星过去的自然环境和地球相似，但它遭遇了突如其来的剧变，导致环境变得十分贫瘠。为了验证原始火星拥有和地球类似的环境，科学家们一直在火星探测器和火星车的帮助下研究火星地表的地形地势、成分等问题，而且也在地球上寻找和火星存在相同情况的地区，以证明火星过去确实发生过那样的环境气候变化。
前段时间，《自然·通讯》期刊上出现了一篇关于南极发现的研究论文，该论文的作者是意大利米兰比克卡大学的研究人员。在文中指出，他们在南极洲冰核深处发现了一种罕见的矿物质“黄钾铁矾”，而这种矿物质在2004年之后已经被证明广泛存在于火星表面。黄钾铁矾是什么矿？这次发现有何意义？能说明火星将有望成为下一个“宜居星球”吗？
什么是黄钾铁矾？
黄钾铁矾是硫酸盐矿物中的一种，通常以块状或者土状的形式存在，也有以晶体的形式存在的情况，但是十分罕见。黄钾铁矾一般呈现赭黄色或暗褐色，一般是黄铁矿在一定条件下发生氧化反应形成的。
黄钾铁矾（ＫＦｅ３（ＳＯ４）２（ＯＨ）６），作为一种含铁硫酸盐的次生矿物，主要形成于酸性、富含硫的自然环境中，这些环境包括由含黄铁矿的沉积物形成的酸性硫酸盐土壤、硫化矿床风化带、酸性高盐湖泊沉积物、酸矿废水区域、黄铁矿煤矸石的风化场地等。
在化学性质方面，黄钾铁矾不溶于水，但溶于盐酸，从化学分子式上可以看出它是一种碱性物质，与酸性物质结合会发生中和反应。
在冶金工业上，湿法炼锌除铁工艺也会产生大量黄钾铁矾废弃物。黄钾铁矾这种次生矿物长时间未得到有效的开发利用，直到近年来人们发现其具有较高的比表面积和较多的表面羟基，是一种优良的吸附材料，而且其晶体结构中多个晶体化学位置都能被其它元素取代，形成广泛的类质同象。
基于这些特性，黄钾铁矾能够将有毒、有害元素以共沉淀或吸附的方式固定起来，从而减轻对环境的危害。因此，现在黄钾铁矾广泛用于含 Ａｓ（Ⅴ）、Ｃｒ（Ⅵ）、Ｃｕ（Ⅱ）、Ｈｇ（Ⅱ）和 Ｔｌ（Ⅰ）等有毒元素废水的处理。
根据考察发现，黄钾铁矾在全世界的硫化矿床氧化带中比较常见，我国台湾、意大利、西班牙、希腊等地区都有重要产区。
当然，在本文中，最重要的不是探讨黄钾铁矾的应用，而是它的形成条件与化学特性对于我们研究火星的星球环境具有重要的启示意义。
“机遇号”刚刚降落火星没多久的2004 年 3 月 2 日，NASA 就发布消息，在一块岩石上，显微成像仪发现了黄钾铁矾的迹象。
在类似成分的地球岩石上，黄钾铁矾的存在意味着它曾经长时间浸泡在水里，例如在地球上，黄钾铁矾在矿山排水区域附近，或在火山喷口附近很容易找到，黄钾铁矾需要在含有稀硫酸的地下水环境中形成。另外，黄钾铁矾形成之后还需要在干燥的环境中才能稳定存在，如果处于潮湿环境中，黄钾铁矾会迅速分解，产生氢氧化铁。
从科学家目前对火星的探测情况来看，这颗行星上的自然环境条件并不符合黄钾铁矾的形成条件，那么火星上的黄钾铁矾又是如何形成的呢？
火星的环境贫瘠，为什么还会出现黄钾铁矾？
对此有观点认为，火星表面的黄钾铁矾可能是酸性水和咸水的混合物蒸发后形成的，但之后参与该研究的科学家吉奥瓦尼·贝卡勒表示，火星地壳中存在碱性玄武岩，而这种岩石会在酸性水蒸发之前就使其中和。
还有观点认为，几十亿年前的火星表面也被大量的冰层所覆盖，黄钾铁矾就是在冰层中产生的。要形成黄钾铁矾，需要一个潮湿、氧化性、酸性的环境。但黄钾铁矾形成之后，如果当地依然潮湿，它就会分解成氢氧化铁。所以，“机遇号”发现的那部分黄钾铁矾一定是在远古时期形成的，然后水忽然消失了。
以上两种观点都认为黄钾铁矾是火星自己产生的，还有一类观点认为火星的黄钾铁矾是外来的，即小行星、彗星等天体撞击在火星表面后形成的。在NASA发布机遇号发现火星黄钾铁矾的消息后，这种观点一度成为主流观点，但之后科学家从机遇号后续的探测数据中发现，火星地表的黄钾铁矾含量并不少，而且分布区域广泛，不太可能是其他星球带来的。
研究人员如何找到南极黄钾铁矾？
一般情况下，黄钾铁矾出现在一些暴露在空气和雨水的废弃矿物中，这次比克卡大学研究人员在南极发现的黄钾铁矾是十分罕见的。根据贝克勒的介绍，他和他的团队在一根长达1620米长的南极冰芯中找到了冰河时期的矿物，并且在其中分析出了一种特殊的灰尘粒子，他们一开始就怀疑该灰尘粒子就是黄钾铁矾。
为了证明猜想，研究人员利用黄钾铁矾吸收X射线的特性，用X射线照射灰尘粒子，然后在高倍电子显微镜下进行观察，最后对比了黄钾铁矾经过同样处理后的表现，确定灰尘粒子就是黄钾铁矾。此外，研究人员发现在冰芯中发现的黄钾铁矾和其他矿区里发现的黄钾铁矾有细微的差异，这种差异体现在前者的边缘存在裂纹，科学家认为是长期处于冰川内导致的。
该发现说明了什么？
2004年机遇号发现火星黄钾铁矾的时候，许多科学家就推测火星可能存在和地球一样的矿区带，但后面经过长期的探测和研究，发现这一推测并不现实。而前文提到的，其中就有一个观点认为这些黄钾铁矾是过去火星表面覆盖的冰层所残留的，而如今这一观点随着南极也出现了黄钾铁矾而得到了更多认可。
在这种猜测下，几十亿年前的火星表面被冰层所覆盖，而且那个时期的火星还存在大气层，大气层中混杂着各种尘埃颗粒，其中就不乏硫酸盐、铁、钾等颗粒，这些都是形成黄钾铁矾的原始材料。
而这次发现则刚好证明了这一猜想，南极冰芯内的黄钾铁矾颗粒表明火星过去存在冰层的可能性比较大。值得注意的是，科学家在南极发现的黄钾铁矾要比火星上的黄钾铁矾小得多，前者以厘米为单位，而后者以米为单位，这从侧面说明火星过去的冰层里存在更有利于黄钾铁矾形成的条件。
另外，关于火星黄钾铁矾，早期有科学家认为这种化合物不仅需要水、黄铁矿以及酸性条件，还需要一定的氧气和能发生分解作用的微生物，这些理论让不少人认为黄钾铁矾的出现说明火星过去或现在存在微生物。而美国蒙大拿州大学的科学家迈克尔·科特勒表示，黄钾铁矾也可能在没有微生物的环境下形成，因为火星拥有高度氧化的环境。
火星上是否曾存在液态水？
然而火星存在过巨大冰层，并不能证明火星上存在液态水。换而言之，黄钾铁矾的发现说明了并不能证明火星存在液态水或微生物，更不能证明火星拥有宜居环境。
据报道，在最新一期的《自然·地球科学》月刊上，科学家们刊登了一篇关于火星上山谷的研究报告，通过报告显示，一些数据表明，火星上或许并不曾存在过液态水，而那些被认为是由液态水流淌而形成的山谷，则很可能是因为冰川作用形成的。如果火星山谷的形成与液态水无关，这也就说明，火星上可能并不存在过温暖潮湿的气候环境。
研究者表示，虽然在过去的40年时间里，科学界普遍都认为火星上曾经存在过丰富的液态水，但是事实上，山谷的形成是有很多因素在里面的，即使是没有液态水的参与，也是可以形成火星山谷地貌。
事实上，关于火星上是否有液态水的探索，曾一度有消息让人燃起希望，但最新研究却表明现在仍无直接证据能说明火星上有液态水。
2018 年，有研究团队在分析欧洲空间局“火星快车”探测器收集的数据后宣布，他们发现了火星南极地区存在一个巨大的地下湖泊的证据，这个湖看起来约 19 公里宽，位于干燥寒冷的表面之下 1.6 公里处。随后，该团队利用“火星快车”上搭载的“火星地下和电离层探测雷达”（MARSIS）对这一发现进行了追踪，又发现了另外 3 个地下湖的证据，每个地下湖宽约 10 公里。对此，美国科学家在一期《地球物理研究快报》网络版上发表论文称，雷达数据显示，火星南极地表之下可能存在数十个湖泊，这表明火星南极下面的液态水可能比科学家们想象的要多得多。
但最新的一期《地球物理研究快报》表明，他们看到的是覆盖在许多火星平原上的那种尘土飞扬的火山岩。
德克萨斯大学地球物理研究所行星科学家Cyril Grima领导的团队在火星的雷达图像上放置了一个虚拟的全球冰层。所有不同纬度的火山平原都显示出与南极地区下面所谓湖泊相同的反射图。该小组推测，更有可能的是，雷达显示的是冰层下的火山岩，而不是在寒冷和干燥条件下仍以某种方式保持液体的水。
《地球物理研究快报》上发表的这篇论文表示，要使水在离地表这么近的地方持续存在，你需要一个非常咸的环境和一个强大的、局部产生的热源，但这与我们对这个地区的了解不一致。之前多项研究，包括美国宇航局领导的一项研究，都对液态水理论表示怀疑，反而认为雷达可能是在探测一种冷冻粘土。
什么是“火星环境地球化”？
因此人类未来如果想要移民火星的话，首先需要进行的工作就是“火星环境地球化”。顾名思义，这是一项以地球环境为模板去改造火星自然环境的工程，根本原因是火星的环境还达不到人类生存的要求。
火星的基础条件太差了，以至于“火星环境地球化”这项工程十分艰巨。首先，人类要改变火星大气的问题，让氧气含量升高。为此，有科学家想过改变彗星的飞行轨迹，人为地让它撞上火星，然后利用撞击融化的水来滋养火星表面潜在的生命体，例如藻类植物。一旦藻类植物生长了起来，那么随着时间的推移它们就会提高大气中的氧气含量。
其次，有科学家将目光瞄准了火星两极的冰层覆盖区域，主张通过科技手段让两极的冰层融化，从而释放温室气体和液态水。在这方面上，“商业科技狂人”埃隆·马斯克曾提出用核弹去轰炸两极地区，让那里的冰层完全融化。也有科学家提出更“温和”的方法，即在地球轨道上安装几面超大镜子，用来反射太阳光照在火星极地的冰盖上。
除了要改造火星的大气、温度和液态水环境之外，还需要改造火星磁场。在所有自然环境条件中，磁场可能是最难获得的，因为这关系到火星内部构造和活动情况。如今人类对地球内部的构造和活动情况有所了解，但并非完全了解，对火星内部情况的了解则更少。如果未来人类在火星的移民基地也要实现实时定位和通讯，就必须依靠火星的磁场。
如果从长期发展的角度来看，不设期限的话，人类最终还是有可能将火星环境地球化的。因为从长期发展趋势来看，人类文明一直都在向上发展，科技也在不断地往前发展。如果科学探索真的永无止境，那么人类科技的发展也应该是永无止境的。以这样的观点去看待未来的发展，自然是一片光明，但也不要忘了现实问题。
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注：本文来源于矿材网
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