“好奇号”火星生命探寻锁定新方向 发现有机碳

好奇号在火星黄刀湾的岩石中向下钻探了5厘米。图片来源：NASA

　　16个月前，好奇号火星车在盖尔陨坑着陆，那时它的目标是在火星上寻找40亿年前适合居住的地方。该任务已经完成，而现在大量新发现将其使命指向了新的方向：寻找古生命的痕迹。拥有400名成员的强大的好奇号科学团队的负责人称，近日在线发表于《科学》杂志的其最近发现，正在逐步缩小寻找分子化石的方式和地点范围，分子化石是可能来自于火星古生物的有机物质。

　　我们的使命是转变方向。美国帕萨迪纳市加州理工学院、好奇号项目科学家John Grotzinger称，我们开始绘制一个前进的路线，来谨慎地探索有机物质。

　　好奇号对一个消逝已久的湖床进行分析发现，火星上大量存在某种有机物质，尽管还没有人将其归属于古生物。好奇号已经发现火星表面岩石如何因侵蚀而暴露，使这些有机物质在最近才暴露于肆虐的宇宙射线中。因此，新发现向科学家展示了寻找有机物质的最大机遇，为更加系统性地搜寻分子化石开辟了道路。

　　上一次好奇号科学家报告有机物质的寻找结果时，情况有些混乱。高氯酸盐化合物在加热时是强大的氧化剂，它在火星上无处不在。由于好奇号的登陆测试包括将粉末状岩石加热至几百度，任何有机碳化合物都会被氧化为二氧化碳。只有少数分子会存活下来，不过它们似乎是来自于渗漏到好奇号火星样本分析（SAM）工具包中的污染物。#p#分页标题#e#

　　现在，SAM团队报告称，他们解决了污染情况。污染并不能解释所有问题，NASA戈达德太空飞行中心的SAM团队成员Daniel Glavin说，通过分析空的样本容器、使用不同数量的样本，并在分析之前冲洗样本，结果显示，污染只能解释以二氧化碳形式出现的碳元素的1%到3%。

　　剩下97%的碳元素很有可能来自火星有机物质。在好奇号首次观测火星表面时，SAM团队就得出了这个结论。在一个被称为黄刀湾的地方，露出地面的岩层似乎是一个古老湖泊的底部泥层，取样之后，团队将火星表面的风沙尘埃样本与岩石粉末样本进行对比。尘埃样本在数百年的时间里都暴露于能损害有机物的太阳紫外线、宇宙射线和可激发辐射的高氯酸盐下。而湖床则一直因岩石的保护被屏蔽。

　　当SAM加热样本时，湖床样本比等量的尘埃样本释放出更多的二氧化碳，且前者的二氧化碳是在较低的温度下产生的。这些观测结果表明，加热尘埃只能分解自然产生的无机碳酸盐矿物，但是加热湖床样本则使有机物质发生了反应。最有说服力的是，当湖床样本的二氧化碳出现时，高氯酸盐产生的氧气水平下降。看到这些数据后，一位SAM团队成员说道：伙计们，这是有机碳的燃烧。

　　Glavin表示，这些结果是令人兴奋的，不过他和SAM的其他成员在书面报告中十分谨慎。并未参与该团队的英国帝国理工学院有机地质化学家Mark Sephton也这样认为。他说，结果非常符合有机碳的特性，但是尚不明确。

　　Glavin也承认：我们并不清楚这种有机碳的来源。这是由于一种非生物来源近在咫尺：每年在火星陨石和宇宙尘埃中，都会有很多有机物质掉落到火星上。研究人员估计，这些有机化合物并不是由生物产生的，而是来自于太空中的化学过程，这会为火星表面提供10ppm（百万分之一）到几百ppm的碳，并足以解释好奇号在湖床样本中探测到的约500ppm的碳。#p#分页标题#e#

　　另外，近日发表的新分析表明，盖尔陨坑附近的古老环境似乎并不宜居。团队成员之一、纽约州立大学石溪分校的Scott McLennan称，由周围高地冲向陨坑的湖床沉积物为化学风化作用提供了非常少的证据。这表明周围几乎没有液态水在改变矿物质，因此这曾经是非常干旱或寒冷的环境，McLennan说。该区域应该和干旱恶劣的智利阿塔卡玛沙漠相似，那里只有在罕见的暴雨洪灾时才会流水。

　　泥泞的湖底也许曾经更适宜居住。在论文中，Grotzinger和同事将底部的泥描述为惊人地类似地球的宜居环境。但是为了在这样的泥土中生存，任何微生物都需要从沉积层矿物质的化学失衡中获取能量，这种食用岩石的过程被称为无机化能营养。

　　据罗得岛大学海洋地质化学家Steven Drsquo;Hondt称，在地球上，完全有说服力的无机化能营养只存在于南非金矿的千米深的岩石中，而且相比火星上500ppm的碳含量，那里的有机碳水平很低。因此如果火星上的碳的确是有机的，目前的最佳猜测是，好奇号偶然发现了一片意想不到的绿洲遗迹，或者大部分的碳来自陨石。

　　另一个最近的结果也许会使火星碳的寻找变得容易些，并最终解决它的起源问题。目前，碳寻找任务面临一个严重的障碍：宇宙射线穿透岩石下一米左右，这远远超过好奇号钻探的深度，经过数百万年可以彻底摧毁任何有机物质。

　　在一篇论文中，加州理工学院的Kenneth Farley和同事提供了一个优雅的解决方案。他们使用SAM的质谱仪，测量了宇宙射线在穿过岩石时产生的氦、氖和氩的同位素。找到的同位素越少，说明岩石暴露于表面的日期越近。他们使用该技术，发现好奇号钻探的40亿年前的湖床岩石在1.1亿年前到3000万年前开始暴露。理想的钻探地点中的岩石受侵蚀时间应该再迟几千万年，不过一切才刚刚开始。这给了我们一个合理的方式寻找火星上的有机物。Grotzinger说#p#分页标题#e#