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好奇号火星车发现了有机分子,这意味着有生物存在吗?

Kenneth Chang2018-06-10 07:13:38

别高兴过早

本文只能在《好奇心日报》发布,即使我们允许了也不许转载*

科学家首次鉴定出火星上有一组被生命体使用过或由其产生的碳分子。

不过,这并不足以证明火星上曾存在生命。同样的碳分子——这种碳分子从广义上来说就是有机物——也存在于从太空中掉落下来的陨石中,它们还能经由不涉及生物体的化学反应产生。

但是周四发表在《科学》杂志上的这一发现,正是科学家们一直以来在探索的谜题。1976 年,美国国家航空航天局(NASA)的两个维京火星探测器(Viking landers)在火星上首次开展了寻找有机物的实验,但最后一无所获。

那篇论文的第一作者、NASA 戈达德航天飞行中心(Goddard Space Flight Center)——该中心位于马里兰州格林贝尔特(Greenbelt)——的生物地质化学家詹妮弗·L·艾根布罗德(Jennifer L. Eigenbrode)说:“现在事情变得更加有意义了。我们还不知道它们的来源,但是它们就在那儿,再也不会消失不见了。”

数据来源于美国航空航天局的“好奇号”火星探测器(Curiosity rover),“好奇号”于 2012 年在盖尔环形山(Gale Crater)着陆,并对该环形山 96 英里内的一个曾经是湖床的区域进行了探测。这一发现表明,有机分子可在火星近表面保存,并在太阳辐射的轰炸下存活下来。

“好奇号”摄于 2013 年的自拍。图片版权:NASA

论文合著者、英国伦敦帝国学院(Imperial College London)的地球科学教授桑杰夫·古普塔(Sanjeev Gupta)说:“对于认识火星地质和搜寻火星生命来说,这都是激动人心的好消息。”

《科学》杂志上的第二篇论文则让火星的甲烷之谜更加扑朔迷离。甲烷是由一个碳原子和四个氢原子组成的简单分子,对找出火星是否曾存有生命有着重要作用。目前,火星地下可能还存有甲烷。

这一有机物曾在“好奇号”2015 年钻入的固化泥浆中找到。这些岩石形成于 35 亿年前,当时火星开始干涸,不过在此后的几万年乃至几百万年间,盖尔环形山仍然充满水。

岩石碎块被加热到华氏 900 度(大约 482.2 摄氏度),“好奇号”的设备则探测着高温下消散的分子。科学家们会仔细筛查结果,找出真正可能属于火星的有机物。

实验结果的分析很是复杂,部分是因为探测器活动实验室内的一杯溶剂发生泄漏从而产生误导。再者,有些结果可能来自于地球的污染,或是由于样品的加热燃烧所产生——“好奇号”先前的一次有机物检测可能就是这种情况

对此,艾根布罗德博士说:“如果我们不确定,我们就会排除掉被测的这部分样本。”

最后,只有一点点有机物留了下来,包括苯和丙烷分子。

并未参加研究工作的宾夕法尼亚州立大学(Pennsylvania State University)地质科学教授凯瑟琳·弗里曼(Katherine Freeman)说:“他们所做的探测工作就跟夏洛克·福尔摩斯的一样复杂。他们证明,火星早期存在有机物。”

有趣的是,艾根布罗德博士和同事探测到的有机物看上去来自于更为复杂的物质。这些分子可能来自于油母质(kerogen)——煤和油页岩中发现的化石燃料的一种成分。

但是对于较大的分子,科学家不知道它们是从哪里来的,也不知道它们是如何形成的。

艾根布罗德博士说:“我们考虑过这些有机物的三种可能来源——地质、陨石和生物。”当他们在地球上的实验室中进行实验,烘烤包含有那三种有机碳的样品时,实验结果跟火星上探测到的一样。

那意味着他们没有确凿的证据证明这些碳的生物来源,但是也没有完全排除这种可能性。艾根布罗德博士说:“它和其他的可能性我们都有考虑。”

在第二篇《科学》杂志的论文中,以 NASA 喷气推进实验室(Jet Propulsion Laboratory,位于加利福尼亚帕萨迪纳[Pasadena])的克里斯托弗·R·韦伯斯特(Christopher R. Webster)为首的科学家发现,火星稀薄大气中的甲烷浓度很低,低于大气浓度的十亿分之零点五。但是拿五年的数据进行分析,科学家报告说甲烷浓度以三倍进行增减,并随着火星季节的变幻而变化。

韦伯斯特博士说:“这真的是非常迷人,也很让人困惑。”

行星科学家们原本预计,火星大气中只能找到一点点甲烷,因为分子会被太阳光线和化学反应给破坏掉。但在 2003 年,来自地球的观测表明,火星的部分地区覆有大量的甲烷。两年后再观测,那些甲烷已经消失了。

这是因为甲烷无法永远留在大气中。倘若今日观测到大量甲烷,那么它们一定是近日释放出来的。石头、水和热产生的地质作用会产生甲烷,或者甲烷作为微生物排泄物而被排放出来。

火星上的夏普山(Mount Sharp)。第二篇论文称,火星大气中的甲烷浓度会发生变化,且似乎随着火星季节的变幻而变化。图片版权:NASA/JPL-CALTECH/MSSS

而更为其增添神秘色彩的是,“好奇号”最初并未找到任何甲烷的踪迹。技术经过改良后,探测器可以检测出更低的甲烷浓度,甚至是低至十亿分之一以下的。然后在 2013 年,它记录到了一次甲烷浓度大爆炸,且持续了至少两个月的时间。

探测器此后又几次探测到甲烷浓度的上升,但是新的疑惑也出现了:在背景浓度低的情况下,甲烷浓度会发生起伏——夏季的浓度会比冬季的高。韦伯斯特博士说,有了这些季节性趋势,科学家就能检测甲烷的来源。

戈达德航天飞行中心科学家、之前在地球上观测火星甲烷分布的负责人迈克尔·J·穆马(Michael J. Mumma)说,这一项探测工作做得非常周密,进一步证实了火星上的甲烷背景浓度很低,但是甲烷浓度会发生季节性变化这一说法并未说服他。他并未参加这次“好奇号”的研究工作。

他表示,他的团队在今年早些时候又进行了一次地基观测,但是他们还未分析数据。

其他的信息将会由欧洲航天局(European Space Agency)的微量气体探测器(Trace Gas Orbiter)提供,该探测器于两个月前开始收集科学数据。最后,它会绘制一张火星甲烷分布图出来,目前尚未发布任何结果。

未来的太空任务也会提供额外的线索,帮助科学家解决火星上的甲烷和有机物之谜。NASA 的“洞察号”探测器目前正在前往火星的途中,将对火星震(marsquakes)进行探测。甲烷和有机物有可能是受陨石撞击的影响,火星地表破裂导致地下岩层空隙中的沼气上升到大气中。“洞察号”可能会记录到这一情况。

两个预计于 2020 年发射的火星探测器(其中一个由 NASA 发射,另一个由欧洲航天局发射)也能够收集到更好的岩石样本来研究有机物。欧洲航天局发射的火星探测器能钻入火星岩达 2 码(约 1.8 米)深,这比“好奇号”钻入的 2 英寸(5.08 厘米)要深很多。

在下一次太空任务中,NASA 的下一代火星探测器计划收集岩石, 并将其带回地球。这样一来,科学家就能利用更多的仪器对它们进行检测。

古普塔博士说:“想象一下,未来十年我们能在地球的实验室中做出多少事来。”


翻译:熊猫译社 彭喻俞

© 2018 THE NEW YORK TIMES

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