據外媒報導，現代地球和火星都有氧化性大氣，這也是為什麼日常生活中富含鐵的材料在鐵和氧氣的氧化反應中會產生鐵鏽（氧化鐵的俗稱）的原因。地球擁有氧化性大氣大約有25億年的歷史，但在此之前，這個星球的大氣是還原性的。從還原性星球到氧化性星球的過渡被稱為大氧化事件（GOE）。這個轉變是我們星球演化的一個核心部分，從根本上說與這裡的生命演化有關–特別是與產生氧氣的光合作用的盛行有關。香港大學的行星地質學家發現，數十億年前火星經歷了一次屬於自己的大氧化事件。

這一發現近日發表在《自然天文學》雜誌上，論文由研究型研究生劉嘉成和他的導師副教授Joe Michalski博士領導，兩人都隸屬於地球與行星科學研究部和空間研究實驗室。研究人員利用紅外遙感和光譜技術，從軌道上測量火星表面物質的分子振動，以揭示火星上古岩石的礦物學和地球化學成分。通過對紅外遙感數據和地球上實驗室收集的數據進行詳細對比，研究小組表明，暴露在地表的火星古岩石已經在還原條件下被風化，說明確實存在還原性大氣。

火星現在是個寒冷乾燥的星球，但在35億年前，火星是比較溫暖和潮濕的。它的溫暖足以讓河道、湖泊以及與水相互作用形成的礦物質形成。科學家們用數學模型來約束早期火星大氣的條件，得出的結論是發生了溫室變暖，但他們也從模型中得出結論，溫室中一定包括了還原性氣體，而不是二氧化碳，這意味著可能存在還原性大氣。然而直到現在，還沒有任何證據表明早期火星的還原性大氣層確實存在。這項工作表明，它確實存在。

該項目涉及對火星進行詳細的紅外遙感，利用紅外光譜儀繪製暴露的風化岩石單元中的礦物圖。這項工作是建立在對中國海南島風化火山岩的詳細分析基礎上的，那裡有厚厚的玄武岩序列，與火星上的火山岩相似。劉嘉成在實驗室裡利用紅外光譜對這些被改變的岩石進行了系統的分析，並撰寫了有關該研究的論文，於近日發表在《應用粘土科學》上。

“嘉成進行了一個真正優秀的博士項目，建立在實驗室的仔細分析和將這些實驗室結果應用於火星遙感的基礎上。”Michalski博士評價說，”嘉成在他對海南島樣品的詳細工作基礎上，證明了火星上的岩石也有類似的礦物學趨勢發生。”

地球與行星科學研究部的助理教授Ryan McKenzie博士也對這些發現印象深刻。”這是一項相當了不起的研究，其發現將極大地影響我們如何理解類地行星的早期演化及其表面環境。地球在約25億年前從還原性大氣層過渡到氧化性大氣層，只是因為生命的存在才有可能，因為氧氣是光合作用等新陳代謝過程的廢棄產物。如果沒有微生物產生氧氣，它就不會在我們的大氣層中積累，我們也不可能在這裡。雖然火星和地球在進化史上所經歷的局部條件肯定存在差異，但我的腦海中不禁開始思考建城的結果對潛在的早期火星生物圈可能意味著什麼，”McKenzie博士說。

中國首次火星任務”天問一號”正在進行中–已於2月10日成功抵達火星軌道，並將於2021年5月在火星上著陸，科學家們正準備迎接激動人心的火星探索和發現年。這項工作展示了光譜學和遙感如何導致對理解火星曆史具有重要意義的基本發現。隨著我們開始了解火星最古老的歷史，研究人員已經準備好直接尋找任何生命可能曾經存在於古火星上的跡象，而香港大學將致力成為參與探索任務的一員。