“好奇号”探测器在37亿年前的火星岩石中发现了生命起源的线索

美国宇航局的“好奇号”探测器发现了火星上迄今为止探测到的最大的有机分子，它可能是脂肪酸的碎片，这暗示着一个诱人的可能性：红色星球上的前生命化学可能比之前认为的更为先进。

这张图显示了长链有机分子癸烷、十一烷和十二烷。这是迄今为止在火星上发现的最大的有机分子。它们是在一个名为“坎伯兰”的钻探岩石样本中发现的，该样本由 NASA 好奇号火星车腹部的火星样本分析实验室进行分析。这辆火星车的自拍照位于图片右侧，自 2012 年以来一直在探索盖尔陨石坑。在分子链的背景中，可以隐约看到坎伯兰钻孔的图像。图片来源：NASA/Dan Gallagher

这些分子是在盖尔陨石坑耶洛奈夫湾的样本中发现的，表明火星曾经拥有适合复杂化学演化甚至可能存在生命的环境。尽管这些分子的起源仍不确定，但它们的保存和大小增加了在未来任务中寻找生物特征的希望，尤其是在计划将火星样本带回地球的情况下。

美国宇航局的“好奇号”探测器探测到了迄今为止在火星上发现的最大有机化合物。这一发现于 3 月 24 日发表在《美国国家科学院院刊》上，表明火星上的前生命化学（即可以产生生命的化学）可能比之前认为的要更先进。

研究人员利用好奇号机载化学实验室（即火星样本分析 (SAM) 仪器）重新分析了之前收集的岩石样本。他们发现了三种分子：癸烷、十一烷和十二烷，分别含有 10、11 和 12 个碳原子。这些分子被认为是脂肪酸的片段。这些有机化合物在地球上是生命形成的关键成分。

美国宇航局的“好奇号”火星车在火星上工作的第 279 个火星日（即火星日，即 2013 年 5 月 19 日）钻入了岩石目标“坎伯兰”，并从岩石内部收集了粉末状物质样本。“好奇号”使用火星车臂上的火星手持式成像仪相机拍摄了坎伯兰洞的这一图像，拍摄时间与钻孔时间相同。洞的直径约为 0.6 英寸。洞的深度约为 2.6 英寸。来源：NASA/JPL-Caltech/MSSS

脂肪酸通常由生物体产生，用于构建细胞膜和发挥其他功能。然而，它们也可以通过非生物过程形成，例如热液喷口等环境中水和矿物质之间的化学反应。

尽管这些分子的起源仍不确定，但由于以下几个原因，它们的存在本身对于好奇号科学团队来说是一个重大而令人兴奋的发现。

好奇号科学家此前曾在火星上发现过小而简单的有机分子，但发现这些较大的化合物首次证明有机化学已发展到火星生命起源所需的复杂性。

这项新研究还增加了只有在生命存在的情况下才能产生的大型有机分子（被称为“生物特征”）在火星上保存的可能性，从而缓解了人们对这些化合物在数千万年的强烈辐射和氧化作用下会被破坏的担忧。

科学家表示，这一发现预示着将火星样本带回地球并用地球上最先进的仪器进行分析的计划将会取得良好的结果。

“我们的研究证明，即使在今天，通过分析火星样本，我们也可以检测到过去生命的化学特征，如果火星上曾经存在过的话，”这项研究的主要作者、法国国家科学研究中心位于法国基扬库尔的大气、观测和空间实验室的研究科学家卡罗琳·弗雷西内 (Caroline Freissinet) 说。

2015 年，弗雷西内特与他人共同领导了一个团队，该团队首次在用于当前研究的同一样本中确定地鉴定出火星有机分子。该样本被昵称为“坎伯兰”，已使用不同的技术通过 SAM 进行了多次分析。

2013 年 5 月，好奇号在火星盖尔陨坑的“黄刀湾”地区钻取了坎伯兰样本。黄刀湾看起来像一个古老的湖床，科学家们对它非常感兴趣，于是他们将火星车送到了那里，然后朝相反的方向驶向它的主要目的地——从陨石坑底部升起的夏普山。

绕道而行是值得的：坎伯兰陨石坑充满了诱人的化学线索，可以揭示盖尔陨石坑 37 亿年前的历史。科学家此前发现，该样本富含粘土矿物，这些矿物是在水中形成的。它含有丰富的硫，有助于 保存有机分子。坎伯兰陨石坑还含有大量硝酸盐，硝酸盐在地球上对动植物的健康至关重要，甲烷则由一种与生物过程有关的碳制成。

或许最重要的是，科学家们确定黄刀湾确实是一个古老湖泊的所在地，它提供了一个可以浓缩有机分子并将它们保存在被称为泥岩的细粒沉积岩中的环境。

“有证据表明液态水在盖尔陨坑中存在了数百万年，甚至可能更长，这意味着在火星的陨石坑湖泊环境中有足够的时间发生生命形成化学反应，”美国宇航局马里兰州格林贝尔特戈达德太空飞行中心负责样本返回的高级科学家、研究报告的共同作者丹尼尔·格拉文说。

最近的有机化合物发现是坎伯兰一项无关实验的副作用，该实验旨在探索氨基酸存在的迹象，氨基酸是蛋白质的组成部分。在 SAM 的烤箱中加热样品两次，然后测量释放的分子质量后，研究小组没有发现氨基酸的证据。但他们注意到样品释放了少量的癸烷、十一烷和十二烷。

由于这些化合物可能在加热过程中从较大的分子中分离出来，因此科学家们逆向研究，以找出它们的可能结构。他们假设这些分子分别是脂肪酸十一酸、十二酸和十三酸的残余物。

科学家们在实验室中测试了他们的预测，将十一烷酸混入类似火星的粘土中，并进行了类似 SAM 的实验。加热后，十一烷酸释放出癸烷，正如预测的那样。研究人员随后参考了其他科学家已经发表的实验，表明十一烷可以从十二烷酸中分离出来，十二烷可以从十三烷酸中分离出来。

作者在研究中发现了另一个有趣的细节，与样本中推测的脂肪酸的碳原子数量有关。每种脂肪酸的主链都是一条长直链，碳原子数为 11 到 13 个，具体取决于分子。值得注意的是，非生物过程通常会产生较短的脂肪酸，碳原子数少于 12 个。

科学家表示，坎伯兰样本可能含有长链脂肪酸，但 SAM 并未针对检测长链进行优化。

科学家表示，最终他们从发射到火星的分子搜寻仪器中推断出的信息是有限的。“我们准备迈出下一步，将火星样本带回我们的实验室，以解决有关火星生命问题的争论，”格莱文说。

编译自/ScitechDaily