重大发现:NASA的“好奇号”在火星发现生命要素(好天地)

重大发现:NASA的“好奇号”在火星发现生命要素(好天地)

2018-7-2 HTD168 科技新闻

NASA的“好奇号”在火星表面的岩石上钻了一个5厘米深的小洞,来检测火星土壤的组成。

地球上的人们在日复一日的生活中,似乎暂时忘记了他们曾经做过了一件惊天地的大事儿:2012年,人类曾经将一辆和家用越野车差不多大的核动力探测车送到了宇宙中的另一个星球。

这个奇迹般的壮举,就是美国国家航空航天局的“好奇号”火星车。多亏了“好奇号”在火星上勇敢无畏的探索,人类得以更加了解这个红色的星球。日前,它的发现再一次刷新了人类对火星的理解:火星在远古时期曾经有过碳基化合物,也就是人们俗称的“有机分子”,组成生命体至关重要的“原料”。

在《科学》杂志周四发表的最新研究中,首次提出了在火星表面发现大型有机分子的确证。事实上,在火星上找到有机物是NASA自20世纪70年代发射“维京号”一直以来的目标。之前的发现和研究虽然已经指向了有机物的存在,但是由于火星的土壤中含有氯成分,这增加了科学家们分析火星表面物质组成的难度,无法得出确认的结论。

“把‘好奇号’探测器送上火星简直是个令人难以想象疯狂举动,这是人类向太空发射的最复杂而庞大的设备之一。而当你跟这样一个奇迹般的存在一起工作时,那些以前我们认为绝不可能的事突然变得有可能了。”在NASA歌达德空间飞行中心工作的生物化学家Jennifer Eigenbrode这样说道,“我与一群超棒的人们一起并肩作战研究火星,我们的收获颇丰。”

“好奇号”火星车最新的数据显示,在曾经填满盖尔陨石坑的水湖底部,发现了大约35亿年前的复杂有机分子。这些有机分子被完好保存在湖底的硫磺沉积岩中。当这些岩石暴露在火星表面,遭受大气中的辐射污染和过氯酸盐的漂白腐蚀时,硫磺为有机分子起到了保护作用,使它们得以保留至今。

虽然仅凭这些,并不能证明火星上曾有生命存在,因为非生命体作用也有可能产生有机分子。但至少,这个发现解释了远古以前的火星生物——如果真的有火星生物存在的话——是如何在火星上生存了千秋万岁,也为未来的火星探测器指明了进一步探索火星生命的方向。

“这是一个至关重要的发现,” Samuel Kounaves如是说道,他是美国塔夫茨大学的化学家,同时也是NASA“凤凰号”火星探测车的领军科学家之一。他说,“有机分子被发现的地方,尤其是地表平面以下的地方,可能就是火星生命存在过的地方。”

火星甲烷的季节性变化

除了上述这些古老的碳元素之外,“好奇号”还找到了火星生命存在的另一些蛛丝马迹。自“好奇号”落地火星以来,一直在定期地监测火星大气层。2014年底,研究人员通过数据发现,火星大气中存在甲烷成分,而甲烷正是结构最简单的一种有机分子。

不过,甲烷在火星上的出现有些令人费解,因为这些甲烷在火星上存留的时间仅有几百年左右,而非在星球形成之初就一直存在。这意味着,火星上有什么东西在一直生产出甲烷成分。NASA喷气推动研究室的科学家Chris Webster提出,“火星大气中本不该有甲烷成分存在的。”

此外,火星大气中的甲烷浓度变化也令人匪夷所思。2009年,研究人员表明,火星地表的曾一次性喷出了数千吨的甲烷气体。

Webster发表在《科学》杂志上的最新的研究显示,火星会季节性的“呼吸”甲烷气体。每个火星夏季,大气中的甲烷气体浓度会上升至大约0.6 PPB(百亿分之六);而在火星冬季,大气中的甲烷气体浓度衰减到了夏季的三分之一,仅剩0.2 PPB(百亿分之二)左右。

“在地球上,没有发现化学分子的这种季节性变换,而在火星上确存在,这是件不太寻常的事,”Eigenbrode说道,“这是一个令人震惊的发现。”

Webster和他的同事们猜想,这些甲烷可能来自于火星地下,随着火星表面温度的起伏,这些甲烷气体就间断性地从地下飘了上来。在冬季,甲烷还有可能被封存在了地下的笼形包合物冰晶中,这些冰晶到了夏季会融化,并释放出甲烷。

但究竟是火星上的什么东西产生出了这些甲烷气体呢?没有人知道。

“现在火星大气中的这些甲烷,有可能是蛇纹石化作用(一种含铁岩石与液态水之间发生的化学作用)的产物,也有可能是火星地表深层微生物活动产生的,我们真的无法确定。” Michael Mumma说道,他是NASA歌达德空间飞行中心的一名科学家,也是发现火星甲烷变化的人。他说,“这些甲烷也有可能是从远古时代就储存下来的,现在正在慢慢被释放出来。”

探寻火星生命

专家们认为,这两个新发现是太空生物学领域的里程碑。

“这太令人激动了,因为这证明了,现在的火星是个有生命活力的星球,”加州理工大学的行星科学家Bethany Ehlmann说道,虽然他是是一个火星专家,但他并未参与到这项研究中。“(研究证明了)火星并不是冰冷死寂的,它有一线希望成为生命体的栖居地。”

火星上一条由岩石排列而成小沟渠,这里可能曾经有水流过。

摄影:NASA

但是,包含Webster在内的其他科学家认为,这些发现本身并不能证明火星上存在生命:“我们的观察和发现仅仅代表了火星上有生物活动的可能性,而非证明生命存在的实锤。”

想要获得更加确凿的答案,研究人员们需要把更加精密的仪器送上火星,从化学的角度检测火星生命的存在。在地球上,生物与非生物反应相比,会制造出更多的甲烷、更少的乙烷。如果科学家们在火星上也发现了相同的规律,就能更有力地证明火星生命的存在。

未来的火星任务或许能够帮助人们达到目的。欧洲太空局ExoMars号火星车将在2020年着陆火星。ExoMar号配备的设备工具能够在火星表面的原始土层下钻到1.8米的深度,并提取土壤样本进行研究。而NASA的“火星2020漫步者”可以让未来的火星车采取火星土壤样本并带回地球。

其实现在,ExoMars火星探测任务已经开始了它的探索。它的痕量气体探测器已经在2016年底到达火星并开始采集数据,来帮助科学家追踪火星上的甲烷气体,甚至直接找到甲烷气体的来源。

“几周前我们已经开始了精密的监测工作,我们的研究团队正在努力获取与火星甲烷相关的数据,” 痕量气体探测器的科学家H?kan Svedhem在一封邮件中这样说道,“我们相信,几周之后我们就能得到研究结果。


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