好奇號(hào)發(fā)現(xiàn)“生命基石”分子，但來源成謎

人類對(duì)火星的探索，又邁出了關(guān)鍵一步。

好奇號(hào)火星車在火星上發(fā)現(xiàn)了一系列復(fù)雜的有機(jī)分子，其中包括被廣泛認(rèn)為是地球生命起源“基石”的化學(xué)物質(zhì)。這一發(fā)現(xiàn)標(biāo)志著人類首次在另一顆行星上完成了一種新型化學(xué)實(shí)驗(yàn)。

好奇號(hào)搭載的“火星樣本分析儀”（SAM）是一套用于搜尋與生命相關(guān)的碳元素化合物的儀器。

圖源：NASA/JPL-Caltech/Malin Space Science Systems

自2012年8月6日著陸火星以來，好奇號(hào)一直在蓋爾隕石坑和夏普山區(qū)域辛勤探索。目前，這輛汽車大小的火星車正行駛在蓋爾隕石坑的“格倫·托里登”地區(qū)，科學(xué)家認(rèn)為，如果火星上曾經(jīng)存在過生命，這一地區(qū)很可能具備支持生命存在的有利條件。

正是在這里，好奇號(hào)利用其搭載的“火星樣本分析”（SAM）儀器套件，首次使用了一種名為四甲基氫氧化銨（TMAH）的化學(xué)試劑，在富含粘土的砂巖中檢測(cè)到了有機(jī)分子。

01

超過20種有機(jī)分子現(xiàn)身

新發(fā)現(xiàn)的化學(xué)物質(zhì)包括含氮和含硫的分子，它們與地球上促進(jìn)生命起源的“原料”非常相似。研究團(tuán)隊(duì)在約35億年前的“諾克法里爾山”巖層中，識(shí)別出超過20種有機(jī)分子。

這些有機(jī)分子的多樣性表明，盡管經(jīng)歷了數(shù)十億年的成巖作用和輻射照射，古代火星沉積物中仍然保存著一定的化學(xué)多樣性。

研究負(fù)責(zé)人、佛羅里達(dá)大學(xué)地質(zhì)科學(xué)系的艾米·威廉姆斯副教授表示：“這項(xiàng)實(shí)驗(yàn)及其成果是熱愛與科學(xué)的結(jié)晶。這是TMAH首次在另一個(gè)世界上被使用，我們的團(tuán)隊(duì)花了大量精力來解讀和確認(rèn)這次首次實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)的分子的確鑿身份。”

02

是生命痕跡，還是地質(zhì)產(chǎn)物？

需要特別說明的是：這項(xiàng)實(shí)驗(yàn)無法判斷這些化學(xué)物質(zhì)究竟來自古代火星生命，還是來自非生物的地質(zhì)過程。

研究論文指出：“我們認(rèn)為這批有機(jī)物是TMAH熱化學(xué)分解的產(chǎn)物，源于保存在蓋爾隕石坑數(shù)十億年古老沉積巖中的古代有機(jī)大分子物質(zhì)?！?/p>

威廉姆斯補(bǔ)充說，火星車的發(fā)現(xiàn)得到了其他儀器設(shè)備的驗(yàn)證?！拔覀兝肧AM的部分備用設(shè)備反復(fù)確認(rèn)分子鑒定結(jié)果。這些時(shí)間花得很值得，因?yàn)槲覀儸F(xiàn)在有證據(jù)表明，被TMAH試劑分解的這批分子，來源于保存在火星地下的更復(fù)雜的大分子碳?！?/p>

03

從“尋找有機(jī)分子”到“識(shí)別火星原生有機(jī)物”

新發(fā)表的論文指出，對(duì)火星有機(jī)物的持續(xù)表征是“現(xiàn)代機(jī)器人探測(cè)的支柱之一，各國航天機(jī)構(gòu)正派遣火星車和著陸器探索火星過去和現(xiàn)在的宜居性，并尋找生命跡象。

在不到十年的時(shí)間里，研究人員已經(jīng)從在火星上尋找有機(jī)分子，進(jìn)展到識(shí)別火星原生有機(jī)物。

火星探測(cè)器在蓋爾隕石坑的格倫·托里登區(qū)域，從富含粘土的砂巖中探測(cè)到了超過20種有機(jī)分子。這一探測(cè)工作由“好奇號(hào)”火星車搭載的“火星樣本分析儀”（SAM）儀器套件完成。研究人員共采集了三份鉆探樣本，并在火星上發(fā)現(xiàn)了多樣化的有機(jī)分子。

圖源：NASA/JPL-Caltech/Malin Space Science Systems

研究團(tuán)隊(duì)報(bào)告稱：“我們現(xiàn)在有能力探討這些有機(jī)物的來源，是外源的（如隕石、彗星或星際塵埃顆粒），還是內(nèi)源的（如非生物過程或生物過程產(chǎn)生）?！?/p>

論文結(jié)論強(qiáng)調(diào)，大分子有機(jī)物的確認(rèn)“支持了未來優(yōu)化的TMAH熱化學(xué)分解實(shí)驗(yàn)有可能釋放火星上保存在大分子中的古代生物特征（如果存在的話）的可能性”。同時(shí)，這次實(shí)驗(yàn)結(jié)果“擴(kuò)展了在深層地質(zhì)時(shí)期保存于火星近地表、已確認(rèn)和推測(cè)的有機(jī)分子庫，并確認(rèn)了火星上存在大分子碳”。

04

與“毅力號(hào)”的發(fā)現(xiàn)相互印證

科學(xué)家表示，好奇號(hào)的發(fā)現(xiàn)與NASA另一輛正在服役的火星車“毅力號(hào)”的觀測(cè)結(jié)果能夠相互印證。

威廉姆斯說：“我們的發(fā)現(xiàn)與毅力號(hào)對(duì)有機(jī)物的一些觀測(cè)結(jié)果是一致的。”好奇號(hào)的TMAH實(shí)驗(yàn)用于識(shí)別來自更復(fù)雜大分子碳的環(huán)狀（芳香族）有機(jī)化合物，而毅力號(hào)則使用了不同的儀器，同樣發(fā)現(xiàn)了環(huán)狀有機(jī)化合物和大分子碳的證據(jù)。

“我們現(xiàn)在有證據(jù)表明，在火星上不同位置、用不同儀器套件，都探測(cè)到了多樣化且可能相當(dāng)復(fù)雜的有機(jī)物質(zhì)。考慮到火星嚴(yán)酷的輻射環(huán)境，這意味著有機(jī)碳在火星上的長(zhǎng)期保存情況比我們預(yù)期的要好?！?/p>

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為未來生命探測(cè)任務(wù)鋪路

威廉姆斯表示，這些新結(jié)果對(duì)未來由機(jī)器人或宇航員執(zhí)行的生命探測(cè)儀器非常有用，她稱TMAH實(shí)驗(yàn)是“未來行星任務(wù)的開拓者”。

TMAH實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)版本將搭載在歐洲空間局的“羅莎琳德·富蘭克林”號(hào)火星車的“火星有機(jī)物分析儀”（MOMA）上，以及前往土衛(wèi)六的“蜻蜓號(hào)”旋翼機(jī)的“蜻蜓質(zhì)譜儀”（DraMS）上。

“TMAH實(shí)驗(yàn)揭示，大分子碳可以在火星某些巖石中長(zhǎng)期保存。這對(duì)未來的生命探測(cè)任務(wù)和儀器來說是重要的信息，我們現(xiàn)在知道，可能由生命產(chǎn)生的更大分子可以在火星近地表得到保存?！?/p>

威廉姆斯總結(jié)道，下一代儀器“可以專注于更充分地提取這些有機(jī)物，并獲取關(guān)于它們身份及潛在來源（地質(zhì)、隕石或生物）的新信息”。

參考

https://www.space.com/astronomy/mars/nasas-curiosity-rover-finds-building-blocks-of-life-on-mars-scientists-arent-sure-how-they-got-there