06.11 重大發現：火星發現生命要素

NASA的“好奇號”在火星表面的岩石上鑽了一個５釐米深的小洞，來檢測火星土壤的組成。

攝影：NASA

撰文：MICHAEL GRESHKO

地球上的人們在日復一日的生活中，似乎暫時忘記了他們曾經做過了一件驚天地的大事兒：2012年，人類曾經將一輛和家用越野車差不多大的核動力探測車送到了宇宙中的另一個星球。

這個奇蹟般的壯舉，就是美國國家航空航天局的“好奇號”火星車。多虧了“好奇號”在火星上勇敢無畏的探索，人類得以更加了解這個紅色的星球。日前，它的發現再一次刷新了人類對火星的理解：火星在遠古時期曾經有過碳基化合物，也就是人們俗稱的“有機分子”，組成生命體至關重要的“原料”。

在《科學》雜誌週四發表的最新研究中，首次提出了在火星表面發現大型有機分子的確證。事實上，在火星上找到有機物是NASA自20世紀70年代發射“維京號”一直以來的目標。之前的發現和研究雖然已經指向了有機物的存在，但是由於火星的土壤中含有氯成分，這增加了科學家們分析火星表面物質組成的難度，無法得出確認的結論。

“把‘好奇號’探測器送上火星簡直是個令人難以想象瘋狂舉動，這是人類向太空發射的最複雜而龐大的設備之一。而當你跟這樣一個奇蹟般的存在一起工作時，那些以前我們認為絕不可能的事突然變得有可能了。”在NASA歌達德空間飛行中心工作的生物化學家Jennifer Eigenbrode這樣說道，“我與一群超棒的人們一起並肩作戰研究火星，我們的收穫頗豐。”

“好奇號”火星車最新的數據顯示，在曾經填滿蓋爾隕石坑的水湖底部，發現了大約35億年前的複雜有機分子。這些有機分子被完好保存在湖底的硫磺沉積岩中。當這些岩石暴露在火星表面，遭受大氣中的輻射汙染和過氯酸鹽的漂白腐蝕時，硫磺為有機分子起到了保護作用，使它們得以保留至今。

雖然僅憑這些，並不能證明火星上曾有生命存在，因為非生命體作用也有可能產生有機分子。但至少，這個發現解釋了遠古以前的火星生物——如果真的有火星生物存在的話——是如何在火星上生存了千秋萬歲，也為未來的火星探測器指明瞭進一步探索火星生命的方向。

“這是一個至關重要的發現，” Samuel Kounaves如是說道，他是美國塔夫茨大學的化學家，同時也是NASA“鳳凰號”火星探測車的領軍科學家之一。他說，“有機分子被發現的地方，尤其是地表平面以下的地方，可能就是火星生命存在過的地方。”

火星甲烷的季節性變化

除了上述這些古老的碳元素之外，“好奇號”還找到了火星生命存在的另一些蛛絲馬跡。自“好奇號”落地火星以來，一直在定期地監測火星大氣層。2014年底，研究人員通過數據發現，火星大氣中存在甲烷成分，而甲烷正是結構最簡單的一種有機分子。

不過，甲烷在火星上的出現有些令人費解，因為這些甲烷在火星上存留的時間僅有幾百年左右，而非在星球形成之初就一直存在。這意味著，火星上有什麼東西在一直生產出甲烷成分。NASA噴氣推動研究室的科學家Chris Webster提出，“火星大氣中本不該有甲烷成分存在的。”

此外，火星大氣中的甲烷濃度變化也令人匪夷所思。2009年，研究人員表明，火星地表的曾一次性噴出了數千噸的甲烷氣體。

Webster發表在《科學》雜誌上的最新的研究顯示，火星會季節性的“呼吸”甲烷氣體。每個火星夏季，大氣中的甲烷氣體濃度會上升至大約0.6 PPB（百億分之六）；而在火星冬季，大氣中的甲烷氣體濃度衰減到了夏季的三分之一，僅剩0.2 PPB（百億分之二）左右。

“在地球上，沒有發現化學分子的這種季節性變換，而在火星上確存在，這是件不太尋常的事，”Eigenbrode說道，“這是一個令人震驚的發現。”

Webster和他的同事們猜想，這些甲烷可能來自於火星地下，隨著火星表面溫度的起伏，這些甲烷氣體就間斷性地從地下飄了上來。在冬季，甲烷還有可能被封存在了地下的籠形包合物冰晶中，這些冰晶到了夏季會融化，並釋放出甲烷。

但究竟是火星上的什麼東西產生出了這些甲烷氣體呢？沒有人知道。

“現在火星大氣中的這些甲烷，有可能是蛇紋石化作用（一種含鐵岩石與液態水之間發生的化學作用）的產物，也有可能是火星地表深層微生物活動產生的，我們真的無法確定。” Michael Mumma說道，他是NASA歌達德空間飛行中心的一名科學家，也是發現火星甲烷變化的人。他說，“這些甲烷也有可能是從遠古時代就儲存下來的，現在正在慢慢被釋放出來。”

探尋火星生命

專家們認為，這兩個新發現是太空生物學領域的里程碑。

“這太令人激動了，因為這證明了，現在的火星是個有生命活力的星球，”加州理工大學的行星科學家Bethany Ehlmann說道，雖然他是是一個火星專家，但他並未參與到這項研究中。“（研究證明了）火星並不是冰冷死寂的，它有一線希望成為生命體的棲居地。”

火星上一條由岩石排列而成小溝渠，這裡可能曾經有水流過。

攝影：NASA

但是，包含Webster在內的其他科學家認為，這些發現本身並不能證明火星上存在生命：“我們的觀察和發現僅僅代表了火星上有生物活動的可能性，而非證明生命存在的實錘。”

想要獲得更加確鑿的答案，研究人員們需要把更加精密的儀器送上火星，從化學的角度檢測火星生命的存在。在地球上，生物與非生物反應相比，會製造出更多的甲烷、更少的乙烷。如果科學家們在火星上也發現了相同的規律，就能更有力地證明火星生命的存在。

未來的火星任務或許能夠幫助人們達到目的。歐洲太空局ExoMars號火星車將在2020年著陸火星。ExoMar號配備的設備工具能夠在火星表面的原始土層下鑽到1.8米的深度，並提取土壤樣本進行研究。而NASA的“火星2020漫步者”可以讓未來的火星車採取火星土壤樣本並帶回地球。

其實現在，ExoMars火星探測任務已經開始了它的探索。它的痕量氣體探測器已經在2016年底到達火星並開始採集數據，來幫助科學家追蹤火星上的甲烷氣體，甚至直接找到甲烷氣體的來源。

“幾周前我們已經開始了精密的監測工作，我們的研究團隊正在努力獲取與火星甲烷相關的數據，” 痕量氣體探測器的科學家Håkan Svedhem在一封郵件中這樣說道，“我們相信，幾周之後我們就能得到研究結果。”