地球拥有氧化性大气大约有25亿年的历史，但在此之前，这个星球的大气是还原性的。从还原性星球到氧化性星球的过渡被称为大氧化事件（GOE）。这个转变是我们星球演化的一个核心部分，从根本上说与这里的生命演化有关--特别是与产生氧气的光合作用的盛行有关。香港大学的行星地质学家发现，数十亿年前火星经历了一次属于自己的大氧化事件。
这一发现近日发表在《自然天文学》杂志上，论文由研究型研究生刘嘉成和他的导师副教授Joe Michalski博士领导，两人都隶属于地球与行星科学研究部和空间研究实验室。研究人员利用红外遥感和光谱技术，从轨道上测量火星表面物质的分子振动，以揭示火星上古岩石的矿物学和地球化学成分。通过对红外遥感数据和地球上实验室收集的数据进行详细对比，研究小组表明，暴露在地表的火星古岩石已经在还原条件下被风化，说明确实存在还原性大气。
火星现在是个寒冷干燥的星球，但在35亿年前，火星是比较温暖和潮湿的。它的温暖足以让河道、湖泊以及与水相互作用形成的矿物质形成。科学家们用数学模型来约束早期火星大气的条件，得出的结论是发生了温室变暖，但他们也从模型中得出结论，温室中一定包括了还原性气体，而不是二氧化碳，这意味着可能存在还原性大气。然而直到现在，还没有任何证据表明早期火星的还原性大气层确实存在。这项工作表明，它确实存在。
该项目涉及对火星进行详细的红外遥感，利用红外光谱仪绘制暴露的风化岩石单元中的矿物图。这项工作是建立在对中国海南岛风化火山岩的详细分析基础上的，那里有厚厚的玄武岩序列，与火星上的火山岩相似。刘嘉成在实验室里利用红外光谱对这些被改变的岩石进行了系统的分析，并撰写了有关该研究的论文，于近日发表在《应用粘土科学》上。
"嘉成进行了一个真正优秀的博士项目，建立在实验室的仔细分析和将这些实验室结果应用于火星遥感的基础上。"Michalski博士评价说，"嘉成在他对海南岛样品的详细工作基础上，证明了火星上的岩石也有类似的矿物学趋势发生。"
地球与行星科学研究部的助理教授Ryan McKenzie博士也对这些发现印象深刻。"这是一项相当了不起的研究，其发现将极大地影响我们如何理解类地行星的早期演化及其表面环境。地球在约25亿年前从还原性大气层过渡到氧化性大气层，只是因为生命的存在才有可能，因为氧气是光合作用等新陈代谢过程的废弃产物。如果没有微生物产生氧气，它就不会在我们的大气层中积累，我们也不可能在这里。虽然火星和地球在进化史上所经历的局部条件肯定存在差异，但我的脑海中不禁开始思考建城的结果对潜在的早期火星生物圈可能意味着什么，"McKenzie博士说。
中国首次火星任务 "天问一号 "正在进行中--已于2月10日成功抵达火星轨道，并将于2021年5月在火星上着陆，科学家们正准备迎接激动人心的火星探索和发现年。这项工作展示了光谱学和遥感如何导致对理解火星历史具有重要意义的基本发现。随着我们开始了解火星最古老的历史，研究人员已经准备好直接寻找任何生命可能曾经存在于古火星上的迹象，而香港大学将致力成为参与探索任务的一员。