宇宙射线可能会使在火星上寻找生命的任务复杂化

铁锈橙黄色的天空和风景以前景中的岩石表面为特征，远处是一座大尖山。

2021年4月29日，美国国家航空航天局的毅力号火星探测器使用其双摄像头Mastcam-Z成像仪拍摄了这张名为“圣克鲁斯”的山丘的照片。（图片来源：美国国家航空航天局/加州理工学院喷气推进实验室/亚利桑那州立大学/MSSS）

在火星上，一些最有可能寻找古代生命痕迹的地方也可能最不可能保存这些痕迹。

这是最近一项研究的结果，该研究模拟了将生命的重要组成部分“脂质”暴露在撞击火星表面的宇宙射线中。简而言之，在太空辐射的轰击下，暴露的物质似乎会很快分解——当沉积物中混入盐时，分解速度会更快，这在我们认为最有可能是火星上古老栖息地的许多地方都是如此。

乔治城大学天体生物学家Anais Roussel告诉Space.com：“我们选择富含盐分的环境，但它们可能是辐射下最具破坏性的环境之一。”

罗塞尔说：“这是我们在天体生物学中的一个很大的局限性，我们知道的越多越好。”

Roussel和她的同事们的工作表明，这是一个值得担忧的好理由，尤其是在火星上的一些地方，随着大约40亿年前火星变得更冷、更干燥，这些地方很可能仍然适合居住。

特别是，研究人员专注于藿烷和甾烷，这是一种被称为藿烷醇和甾醇的化学物质的化石形式。霍帕诺是细菌细胞膜的重要组成部分，而甾醇是真核生物（细胞有核的生物；人类就是一个例子）细胞膜的一部分。在地球上，这两种脂质代表了生命中最具弹性的化学痕迹；在适当的条件下，它们可以在岩石或土壤中存活数十亿年。此外，活细胞是这些化学物质的唯一已知来源，所以如果它们出现，很可能是化学性质与地球上生命相似的生命的明确证据。

然而，在地球上，由于大气层和磁场的保护，大多数岩石和土壤并没有不断受到宇宙射线的撞击。火星上的情况并非如此。大约40亿年前，它失去了这些盾牌。因此，当Roussel和她的同事用伽马射线轰击她的脂质样本以模拟火星上的宇宙射线暴露时，她的样本中大约一半的脂质在相当于火星表面约300万年的暴露时间内衰变成无法识别的小分子混合物。

作为背景，好奇号探测器所在地盖尔陨石坑的一些岩石露头已经暴露在火星表面的宇宙射线下约8000万年了。

Roussel说：“300万年是一个非常非常短的时间，可以消除这种良好的诊断生物特征。

该团队的脂质样本的降解速度大约是先前研究在类似实验中测试的另一种重要化学物质的两倍：氨基酸，构成蛋白质的化学物质，是生命的真正组成部分。Roussel认为这可能是因为脂质是更大的分子，它们的形状与氨基酸非常不同，这意味着它们有更多的表面积可以被入射的辐射击中。

再说一次，辐射暴露在地球上不是什么大问题，但在火星上，它可能是一个大问题。

Roussel说：“当我们去火星时，我们需要真正记住所有这些参数，并尽量避免只定义一个完美的地方、一个完美生物特征或一个完美目标。”

然后是盐的问题

天体生物学家认为最有可能拥有古代火星生命证据的大多数地方都非常咸。

随着火星大气层变薄，表面变冷，淡水要么在寒冷中冻结，要么在低气压下沸腾（取决于位置）。盐水溪流和湖泊将是最后剩下的液体，因为盐水需要更冷的温度才能冻结；盐也会使水更难沸腾，所以随着气压的下降，盐的含量应该能防止水在一股蒸汽中消失。

然而，当涉及到保护曾经生活在这些盐水池塘中的任何东西的化学痕迹时，盐弊大于利。

Roussel说：“我们现在还不知道盐结构本身中具体有什么可以产生进一步降解有机物的物质。”。这是科学家们仍在努力回答的问题。辐射可能会导致盐中的氯化物或钠形成与有机分子（如脂质）反应的化学物质，将其分解成更小的碎片。另一方面，如果还有一点点残留的水仍然附着在盐上，它可能会产生一种叫做氧化剂的化学物质，这种化学物质也会很快分解有机分子。

希望是永恒的，即使泉水是咸的

这些发现听起来令人沮丧，但罗塞尔说，这些发现实际上让她对火星上生命的前景比以往任何时候都更加乐观。

“也许到目前为止，如果我们没有发现任何结论，这并不意味着火星上从来没有生命，而是我们只是找错了地方，或者我们需要更深入地研究。”

2029年，欧洲航天局的罗莎琳德·富兰克林漫游者将有机会做到这一点。美国国家航空航天局的“好奇号”和“毅力号”探测车只能钻入地面约5厘米（约2英寸），这还不足以到达受宇宙射线保护的岩石或沉积物。但罗莎琳德·富兰克林的钻头将达到约2米（78英寸），这足够深，可以避免大多数但不是全部的辐射暴露。

罗塞尔说：“我的梦想是看到一个前往火星洞穴或火星熔岩管的任务，因为其中一个洞穴可能完全没有受到辐射。”“从工程的角度来看，这将极具挑战性，但我认为如果你能去，这会带来希望。”

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