Марс — одна из самых наблюдаемых планет Солнечной системы. Его легко узнать даже невооружённым глазом в хорошую погоду: среди звёзд он выделяется ярким красноватым оттенком. Недаром древние народы связывали эту планету с войной и кровью. Но почему он именно красный?
Главная причина цвета Марса — оксиды железа, то что в быту мы называем простым словом «ржавчина», поэтому с Земли Марс выглядит рыжевато-красным из-за окраски марсианской пыли, которая лежит на поверхности и поднимается ветрами в атмосферу. Поверхность планеты покрыта её тонким слоем, в котором содержится большое количество окисленного (Fe3+) железа. В отличие от Земли, где железо быстро уходит вглубь коры, на Марсе оно оказалось на поверхности и вступило в реакцию с кислородом и водой. Долгое время считалось, что за красный цвет отвечает гематит — безводный оксид железа с формулой Fe2O3.
Однако современные исследования показали, что гематит присутствует в пыли, но ключевую роль играет ферригидрит — водный оксид железа. Его химическая формула может варьироваться в зависимости от условий образования и структуры минерала. Одна из наиболее распространённых номинальных формул — 5Fe2O3 · 9 Н2O. Этот минерал образуется только в водной среде, а значит Марс «заржавел» гораздо раньше, чем предполагалось, когда на его поверхности ещё были водоёмы.
Ферригидрит быстро формировался при выветривании базальтовых пород в водной среде. Со временем железосодержащие породы разрушались, превращаясь в пыль, которую ветры разносили по всей планете. В результате Марс приобрёл свой характерный цвет. Кроме ферригидрита, в окраске поверхности Марса участвуют и другие минералы железа. Гематит и маггемит — безводные оксиды железа, придающие буро-красный оттенок. Маггемит является магнитной разновидностью гематита, поэтому во избежание путаницы он имеет формулу γ-Fe2O3. Гетит FeO(OH) и лимонит (FeO(OH)·(Fe2O3·nH2O) — гидроксиды железа, встречающиеся в меньших количествах. Сульфат железа (FeSO4), магнетит (FeO·Fe2O3) — встречаются в ассоциации с другими минералами. Маггемит также является одним из основных красителей планеты. Однако именно ферригидрит доминирует в марсианской пыли, что подтверждают лабораторные и спектральные данные, полученные с марсоходов и орбитальных аппаратов.
На Земле есть регионы, напоминающие Марс по ландшафту и условиям образования. Один из самых известных - пустыня Вади-Рам в Иордании, которая славится своими «внеземными» ландшафтами. Здесь снимали некоторые сцены фильмов о Марсе - «Красная планета», «Марсианин» и другие ленты. Территория состоит преимущественно из песчаника и гранита, возраст которых превышает 500 миллионов лет. Красный цвет песка и гор в Вади-Рам обусловлен, как и на Марсе, наличием оксида железа в составе пород. Изначально эта местность была покрыта древними морями, которые на протяжении миллионов лет откладывали слои песка и осадочных пород.
Открытие роли ферригидрита не только объясняет цвет Марса, но и проливает свет на его раннюю историю: планета была холодной и влажной, а затем стала сверх засушливой. Это важно для поиска следов возможной древней жизни и понимания эволюции планет.