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“好奇号”在火星上再次发现疑似生命迹象,科学家:有三种可能

 魅力科学君 2022-01-21

如果要问人类未来在太阳系中的“第二家园”会是哪颗星球,相信大多数人首先想到的就是火星,毕竟在太阳系里众多的星球中,火星的自然条件与地球最相似,正因为如此,自从人类掌握了太空探测技术之后,对火星的探测就从未停止过。

为了更好地了解火星,人类还向火星发射了多台能够在火星表面进行实地探测的火星车,“好奇号”就是其中之一,这台火星车在2011年11月发射升空,并于2012年8月在位于火星赤道附近的“盖尔陨石坑”成功着陆。

“好奇号”的主要任务之一,就是探索火星上是否存在(或者曾经存在过)生命,早在2014年,“好奇号”就发现了火星大气层中的甲烷浓度有点异常,在经过三个火星年的持续监测之后,科学家确认了火星大气层中的甲烷浓度存在着季节性的变化,具体表现为在夏秋之际会达到最大值,在其他时间则会明显减小。

甲烷在火星的大气层中是不可能长期存在的,所以它们应该是来自火星地表之下,由于地球上的大部分甲烷都是生命活动引起的,因此一个合理的推测就是,在火星地表之下,可能存在着一些微生物。

新研究表明,“好奇号”在火星上再次发现疑似生命迹象

这项研究来自宾夕法尼亚州立大学的一个研究团队,该团队在2021年1月17日发表于《PNAS》期刊的文章中指出,“好奇号”采集到的一些火星岩石样本中的碳同位素含量比例存在着明显异常,而这可能是生命的迹象。我们来看看这具体是怎么回事。

(图为“盖尔陨石坑”的史汀生砂岩地层,由“好奇号”拍摄的图像制成)

碳元素包含“碳-12”和“碳-13”这两种稳定的同位素,在自然界中,这两者整体上的比例是稳定的,比如说在地球上的碳元素中,“碳-12”就占了大约98.89%,“碳-13”则只占1.11%左右。

对于已知的所有生命来讲,碳元素都是必需的物质,但生命在使用碳元素的时候,总是会优先选择“碳-12”,其主要原因就是“碳-12”的原子核比“碳-13”少了一个中子,其扩散速度以及化学反应速度都比“碳-13”快一点。

这样一来,在地球上所有与生命有关的有机物沉积中,“碳-13”所占的比例都远远低于自然界的正常水平,换句话来讲就是,假如我们发现某个样品中的碳同位素含量比例属于这种情况,那么这个样品就很可能与生命活动有关。

(图为“好奇号”在火星表面打的孔)

这项新研究就是在一些火星岩石样本中发现了这种情况,根据介绍,这些样本采集于“盖尔陨石坑”内的五个不同的地点,而这些地点都具有古老的地表,在研究过程中,“好奇号”对这些样本进行了加热处理,然后对其在热解后产生的部分还原碳进行了光谱分析。

分析结果表明,这些样本中的“碳-13”含量明显低于火星上的正常水平,正因为如此,研究人员才认为这可能与生命活动有关。当然了,在没有充分证据的情况下,这只能认为是疑似生命迹象,实际上,对于这种情况,科学家认为有3种可能,而“生命活动”只是其中之一,那另外两种是什么呢?

一种可能是,在过去的时间里,火星上的二氧化碳等含碳物质因为太阳光中的紫外线引发的“光化学反应”而不断地转化为非生物有机碳,在这个过程中,非生物有机碳中的碳同位素可能会发生“分馏”,进而造成火星上的一些区域中的碳同位素含量比例出现明显异常。

第3种可能则是,太阳一直在围绕着银河系中心运动,或许在遥远的过去,太阳“带领”着火星穿过了一片极度缺乏“碳-13”的星云,在这个过程中,火星从这片星云中捕获到了一定数量的物质,而这些物质刚好被“好奇号”发现了。

结语

虽然现在的火星上一片荒芜,但在数十亿年前,火星却很可能像地球一样具备浓密的大气层、适宜的温度以及广阔的海洋。

(远古火星想象图)

探测数据显示,火星上广泛存在着氢、氮、碳、氧、磷、硫等生命所需要的重要元素,而在火星样本中,还存在着多种复杂的有机物(如噻吩类和其他芳香族、脂肪族有机物等等),所以如果未来真的在火星上发现了确定的生命迹象,我们也不必感到太过意外。

参考资料:

Christopher H. House et al. Depleted carbon isotope compositions observed at Gale crater, Mars. PNAS, 2022 DOI: 10.1073/pnas.2115651119


好了,今天我们就先讲到这里,欢迎大家关注我们,我们下次再见。

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