火星上发现超20种有机分子，它们是生命的基础

火星上曾经有过生命吗？或者退一步说，火星上是否具备构成生命所需的基础？

这个困扰人类百年的问题，在 2026 年 4 月终于迎来了一项突破性进展。发表在 Nature Communications 上的一项最新研究显示，NASA“好奇号”火星车在一块约 35 亿年前形成的岩石中，一次性检测出了超过 20 种有机分子。其中有 7 种是分子是首次发现。

这是迄今为止人类在火星表面单次实验中发现的最丰富、最多样的有机物集合。更令人振奋的是其中出现了含氮杂环分子的迹象，它与生命基本构件“核酸”（即 DNA 和 RNA 的核心成分）化学结构高度相关。

（来源：Nature Communications）

当然，我们需要先了解一个前提：发现有机分子并不完全等于发现了生命。有机分子只是含碳的化学物质，陨石可以带来，火星自身的地质化学反应也能合成。但从另一个角度说，有机分子是生命存在的重要基础。因此，搞清楚火星上到底有哪些有机物、它们以何种形式保存在什么环境中，是判断火星是否曾具备孕育生命条件的基础。这项研究由佛罗里达大学 Amy J. Williams 教授领衔，联合全球十余家机构三十多位科学家共同完成。

自 2012 年登陆盖尔陨石坑以来，好奇号搭载的 SAM（Sample Analysis at Mars，火星样品分析）仪器组已经陆续检测到多种火星有机物，从 2015 年的氯苯到 2018 年的含硫有机物，再到 2025 年初报告的长链烷烃。在不到十年间，科学家们对有机物完成了从确认存在到深入分析的跨越。

图 | 好奇号及其搭载的 SAM 仪器组（来源：NASA）

但此前的方法有一个明显局限，科学家主要依赖“裸热解”技术，即直接加热采集到的岩石粉末，让易挥发物释放。

这个方法听起来很高效，却忽略了一个事实：很多有机物并不是自由自在地混在粉末里。它们有的牢牢扒在矿物颗粒的表面，有的干脆被整个包裹、锁死在复杂的分子结构内部。光靠加热，就像只在外围使劲，根本够不到内部的分子。最终的结局往往是，温度虽然上去了，但目标物要么纹丝不动没能释放，要么直接被烤得面目全非、分解殆尽。

因此，这一次，研究团队选择换了一条路。他们使用了 SAM 携带的一种特殊试剂——TMAH（Tetramethylammonium hydroxide，四甲基氢氧化铵）。这是一种强碱性化学试剂，作用就像一把“化学锤子”，能水解那些与矿物紧密结合或嵌入大分子骨架中的有机物，将其拆解成仪器可检测的小分子碎片。这是人类第一次在地外天体表面执行此类实验。由于 SAM 从发射时只带了两杯 TMAH 试剂且不可再生，研究团队慎重等待了十多年，直到选中了最合适的目标才首次启用。

在研究中，好奇号选中的钻探点名为“Mary Anning 3”（以一位英国女化石收藏家和古生物学家命名），位于盖尔陨石坑内的 Glen Torridon 地区。这是一块富含黏土矿物的砂岩，年龄约 35 亿年。选择这里并非偶然，因为黏土矿物（尤其是蒙脱石）的层状结构像天然的保险箱，能将有机分子夹在层间，使其免受辐射和氧化的破坏。35 亿年前，这里可能是一片浅湖向河流过渡的地带，沉积环境非常有利于有机物质的富集和封存。

图 | 好奇号所钻的三个孔特写（来源：NASA）

在第 2,879 个火星日，好奇号将岩粉投入含有 TMAH 的试剂杯中，在氦气流中缓慢加热至约 550°C。释放出的气体经过质谱仪和气相色谱柱精细鉴定，结果远超预期。

色谱图上出现了超过 30 个独立的信号峰，其中 7 种分子的身份得到了明确确认，包括三甲基苯、萘、苯并噻吩等。这些分子全都是环状结构，且没有一个出现在此前用传统方法分析同一块岩石的结果中，证明它们确实是被 TMAH 从更深层的化学结构中“拆”出来的。

其中，有几个发现格外引人注意。首先是苯并噻吩，这是一种含硫的双环芳香分子，此前在火星上仅有微弱迹象，从未正式确认。研究团队排除了仪器内部所有已知污染源后，认为它来自火星本土的大分子有机物，是迄今火星上确认的最大的原生芳香族有机分子。它的存在暗示火星岩石中保存着结构复杂的含硫大分子碳。

但最让天体生物学家兴奋的，可能是含氮杂环分子的迹象。色谱图上有一个峰，其特征与二甲基吲哚高度吻合。吲哚属于氮杂环化合物，而氮杂环正是核酸的核心骨架成分。虽然保留时间的偏差让研究者无法百分之百确认这就是二甲基吲哚，但他们明确表示，这很可能是一种含氮杂环的甲基化双环芳香物。

团队论文直接指出，这是一个“令人兴奋的可能性”，因为这类分子是所有已知生命遗传信息载体的核心组件。此外，还有多个峰暗示存在含胺基官能团的苯环衍生物，这类含氮有机物在火星岩石中的原位检测，此次提供了最有力的证据之一。

（来源：论文）

为了追溯来源，研究团队在地面实验室用相同方法处理了默奇森陨石，这是一种经典的碳质球粒陨石。对比结果显示，火星上检测到的 28 种已确认或暂定分子中，有 16 种也出现在陨石分解产物中。这种高度重合说明，Mary Anning 岩石中的有机物很可能来源于大分子有机物。但这并不意味着它们一定是陨石带来的，也可能是火星自身通过水-岩反应或电化学过程合成的。以目前的数据，尚无法区分这几种来源。

不过不管来源如何，一个核心事实已经明了：35 亿年前沉积在火星湖泊-河流环境中的有机物，包括含硫、含氮、含氧的芳香族和杂环分子，尽管经历了漫长的地质变迁和辐射暴露，仍然以大分子的形式保存在近地表岩石中。火星并没有完全抹掉自己的有机化学记录。

尽管从“有机物存在”到“与生命有关”之间仍有一定距离。但这次 TMAH 实验至少在两个方向上提供了新的线索：它揭示了火星岩石中存在需要从大分子结构中才能释放出来的有机物碎片，这种保存方式在地球上恰恰是古老生物标志物最常见的形态；它还首次在火星岩石中发现了可能的含氮杂环分子迹象。

这类分子虽然也可以通过非生物途径合成，但它们同时也是所有已知生命的遗传信息载体的核心组件。这些发现，让我们离回答火星生命之谜越来越近。

1.https://www.nature.com/articles/s41467-026-70656-0

2.https://www.reuters.com/science/nasa-rover-adds-list-organic-compounds-detected-mars-2026-04-21/

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注：封面/首图由 AI 辅助生成