好奇号在火星上发现了有史以来最大的有机分子

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翻译：张瀚之

校对：牧夫校对组

编排：张莹

后台：朱宸宇

https://www.jpl.nasa.gov/news/nasas-curiosity-rover-detects-largest-organic-molecules-found-on-mars/

这张图展示了长链有机分子癸烷、十一烷和十二烷。这些是人类迄今为止在火星上发现的最大有机分子。NASA的好奇号在一块名为“Cumberland”的钻取岩石样本中检测到了他们，然后探测器内部的火星样品分析仪（SAM）在火星上就进行了分析。自2012年以来，好奇号一直在盖尔陨坑进行探测。图中右侧是好奇号的自拍照，背景中隐约可见Cumberland钻孔的影像。

图片来源：NASA/Dan Gallagher

近期，好奇号的火星样品分析仪（SAM）在一块粉碎的岩石样本中发现了迄今为止在火星上最大的有机化合物。这一发现于周一发表在《美国国家科学院院刊》（PNAS）上。这一发现意味着，火星上的生化反应可能比我们之前观察到的更加深入，更加复杂...

好奇号的SAM实验室中检测出了癸烷、十一烷和十二烷。这些分子分别由10、11和12个碳原子组成，科学家们推测它们是脂肪酸的碎片。在地球上，脂肪酸是一类生命化学的基本组成部分。

好奇号在2013年5月19日，也就是探测器在火星的第279个火星日（Sol 279），在名为“Cumberland”的岩石目标上钻取了这个样本，并从岩石内部收集了粉状物质。好奇号使用火星手持透镜成像仪（MAHLI）拍摄了Cumberland钻孔的动图。

图片来源: NASA/JPL-Caltech/MSSS

在地球上，生物体通过合成脂肪酸来形成细胞膜并执行其他生物功能。然而，脂肪酸也可以通过非生物过程形成，例如在海底热液喷口中，水与矿物质相互作用所引发的化学反应。

虽然目前无法确认这些检测到的分子来源于生命活动，但对于好奇号的科学团队而言，仅仅发现这些分子就足够令人兴奋。

其实在这个发现之前，好奇号曾在火星上检测到小型、简单的有机分子。而此次检测到更大的分子，首次提供了火星上的有机化学向生命起源所需的复杂性方向发展的证据。

这项研究还增加了在火星上保存大型有机分子的可能性。因为这些分子可能是生命存在的化学标志物，科学家们一直都很担心它们可能在数千万年的辐射和氧化环境中早就被破坏光了。

科学家们认为，这一发现为将火星样本带回地球以便使用最先进的实验仪器进行分析提供了希望。

“我们的研究证明，即使是今天开始，通过分析火星样本，我们也有可能检测到火星过去生命的化学标志物，”该研究的主要作者、法国国家科学研究中心大气观测与空间实验室的研究员卡罗琳·弗雷西内特说道。

2015年，弗雷西内特曾共同领导的研究团队首次在同一Cumberland样本中明确检测到了火星有机分子。这个样本在不同时间和不同技术的分析中多次提供了重要信息。

好奇号在2013年5月于盖尔陨坑的Yellowknife Bay区域钻取了Cumberland样本。不过这可不是计划之中的。好奇号原本打算前往主要目标—，陨坑中央的夏普山（Mount Sharp），但Yellowknife Bay因其可能是古老湖床的地貌特征吸引了科学家们。

不过这次转移目标的决定是值得的：Cumberland样本中富含黏土矿物，这种矿物通常在水中形成。此外，样本中还含有大量的硫元素，有助于保存有机分子。科学家们还检测到丰富的硝酸盐，也就是维持植物和动物健康的关键分子。此外，还检测到了甲烷，而甲烷也与生物过程密切相关。

更为重要的是，科学家们确定Yellowknife Bay确实是一个古代湖泊的遗址，这种湖泊环境非常可能有存储着最后的有机分子痕迹。

“有证据表明，盖尔陨坑中的液态水存在了数百万年，甚至可能更久，这意味着这些湖泊环境中有足够的时间发生生命形成的化学反应，”NASA戈达德太空飞行中心的资深科学家丹尼尔·格拉文说道。

这次的有机化合物是在科学家们进行一次独立实验时的意外发现的。原本的实验其实是想在Cumberland样本中找氨基酸，也就是组成蛋白质的基本部分。

研究团队在SAM的炉子中两次加热样本，然后测量了释放的分子质量。尽管没有检测到氨基酸的痕迹，但他们注意到样本释放出了少量的癸烷、十一烷和十二烷。

由于这些分子可能在加热过程中从更大的分子中断裂而成，科学家们通过逆向推理尝试推测它们的原始结构。他们推断这些分子可能是十一烷酸、十二烷酸和十三烷酸的残留物。

为了验证这一推测，研究团队在实验室中将十一烷酸与类似火星的黏土混合，并模拟SAM进行加热。结果显示，十一烷酸确实释放出癸烷。研究人员还参考了其他科学家的实验结果，进一步表明十一烷可能来自十二烷酸，而十二烷可能源自十三烷酸。 研究人员还注意到，Cumberland样本中的脂肪酸碳链长度通常为11到13个碳原子。而在地球上，非生物过程通常生成较短的脂肪酸，即少于12个碳原子的脂肪酸。

科学家们表示，Cumberland样本中可能存在更长碳链的脂肪酸，但SAM并不擅长检测这些长链分子。

目前在火星上进行的分子探测实验存在一定的局限性。通过将火星样本带回地球并使用最先进的实验室设备进行分析，或许可以最终揭示火星上是否存在生命的谜题。

“我们已经准备好迈出下一步，将火星样本带回地球实验室，以彻底解决火星生命的争议，”格拉文总结道。

责任编辑：郭皓存

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