(美国宇航局/喷气推进实验室/亚利桑那州立大学,R. Luk)
多年来,美国宇航局的好奇号火星车已耐心收集样本在表面上。 今天,科学家们宣布他们发现了确凿的证据,证明在这颗红色星球上确实发现了几种有机化合物。
最重要的是,一个在密切关注火星大气中的甲烷含量后,科学家们终于证实肯定正在发生一些奇怪的事情,他们认为他们知道是什么造成它。
“这两项发现都是天体生物学的突破,”乌得勒支大学地球科学家 Inge Loes 十 Kate 写道在本周的一期中科学。
“结果令人信服地证明了人们期待已久的火星上有机化合物的检测。”
好奇号钻头最近提供的一组地质结果让人们对盖尔陨石坑两个不同部分的 3 亿年前泥岩的有机化学有了更深入的了解。
样品被发现含有噻吩、2-和3-甲基噻吩、甲硫醇和二甲硫醚。
这些化学物质对我们大多数人来说可能意义不大,但对火星学家(即火星地质学家)来说,这表明火星泥岩中的有机化学与我们的极其相似。
最令人兴奋的部分是,用于检测这些化学物质的方法表明它们并不是单独漂浮在岩石中,而是较小的有机化学碎片,被从更大、更复杂的材料上撕下来。
“有了这些新发现,火星告诉我们要坚持到底,继续寻找生命的证据,”说Thomas Zurbuchen,美国宇航局华盛顿总部科学任务理事会副主任。
“我相信,我们正在进行和计划中的任务将在这颗红色星球上带来更多令人惊叹的发现。”
今天公布的另一组结果涉及火星甲烷的神秘案例。甲烷 (CH4) 峰值最先被注意到几年前在这颗红色星球的大气层中发现了碳氢化合物,引发了关于碳氢化合物可能来源的激烈争论。
来自勇敢的好奇号火星车和地球上空微量气体轨道飞行器的数据已经发现了它的喷发,这表明一个动态过程正在将其产生十亿分之几。
在紫外线的存在下,甲烷需要几百年的时间才能分解,但火星上却没有发生这种情况。 甲烷的激增似乎和它出现时一样迅速消退,这表明不仅有一个可变的来源,而且还有一个甲烷汇。
对好奇号收集的数据进行的一项新分析证实了甲烷浓度高点和低点的长期模式,变化范围为十亿分之 0.24 至 0.65。
最令人兴奋的消息是,这些变化完全符合火星的季节,在北半球夏末达到顶峰。
“这是我们第一次在甲烷故事中看到可重复的东西,因此它为我们理解它提供了一个把手,”说第二篇论文的主要作者是美国宇航局喷气推进实验室(JPL)的克里斯·韦伯斯特(Chris Webster)。
“这一切都是可能的,因为好奇号的寿命很长。长久的持续时间使我们能够看到这种季节性‘呼吸’的模式。”
在地球上,95% 的甲烷分子都是生物化学的产物。 这并不是说不存在非生物来源,但在我们的世界上,它们被牛屁和打嗝细菌淹没。
尽管认为火星微生物是来源的说法很诱人,但目前还有很多其他候选者需要首先排除。
领先的竞争者包括某种基于岩石的化学反应称为橄榄石,陨石掉落有机物质进入大气,或从靠近地表的地下储层释放。
这些或许可以解释分子的增加,但它们的快速消失行为仍然需要解释。
NASA 的火星大气和挥发性演化任务 (MAVEN) 航天器有效地排除了宇宙起源对 2014 年与赛丁斯普林彗星近距离接触后留下的尘埃进行了分析。
厚厚的橄榄石层可能是一个潜在的贡献者,当它与水和二氧化碳发生反应时,会泄漏出稳定的甲烷流,这一过程称为“蛇纹石化。脉冲的时序提供了重要的线索。
澳大利亚斯威本大学的天体物理学家艾伦·达菲 (Alan Duffy) 告诉 ScienceAlert:“季节性甲烷在火星北半球的夏季达到峰值,因此来源必须受到阳光照射导致温度升高的影响。”
称为包合物的结晶水结构提供了完美的解释。
达菲说:“这些包合物将甲烷锁定在水冰晶体结构内,并且在数百万年里都非常稳定,直到环境条件发生变化并突然释放出这种气体。”
先前的研究表明,可以在两极各自的冬季找到所需的温度。
在混合物中加入二氧化碳可能会降低形成这些晶格所需的压力,从而使甲烷包合物在地表以下几米处形成。
包合物可能无法解释甲烷分子本身的起源,但它们的参与将在很大程度上解释甲烷浓度的年度变化。
随着冬季的到来,气体再次被困在冰笼中,这至少有助于解释部分甲烷的消失。
那么,甲烷最初是从哪里来的呢? 蛇纹石化作用仍然存在,小行星和其他化学过程留下的微小痕迹也是如此。
当然,不能排除某种生物学的可能性,但任何复杂的有机化学仍然可以告诉我们一些关于地球上生命如何产生的信息。
目前,我们根本无法知道有机分子和甲烷的发现是否表明火星上存在潜在的生命。
未来对甲烷中碳同位素的测试可能会使情况更加清晰,但目前我们还不能太得意忘形——尽管新结果是朝着发现更多同位素迈出的一大步。
“火星上有生命迹象吗?”说迈克尔·迈耶 (Michael Meyer),美国宇航局火星探索计划首席科学家,在美国宇航局总部。
“我们不知道,但这些结果告诉我们,我们正走在正确的道路上。”
不过,有一点是肯定的——无论我们对火星的化学成分有什么了解,它几乎肯定会为我们对宇宙生命的理解增添宝贵的细节。