NASA宣布好奇號火星車重要發現:神秘甲烷與有機分子

2020-11-25 cnBeta

北京時間6月8日消息，據國外媒體報導，NASA於美東時間6月7日下午兩點（北京時間6月8日凌晨2點）舉行新聞發布會，宣布了兩項關於火星的重要發現：1、好奇號火星漫遊車在接近火星地表處一塊有30億年歷史的沉積巖中發現了有機分子，說明火星可能曾存在遠古生命；2、發現火星大氣中的甲烷含量存在季節性波動現象，或與現代火星生命有關。

雖然不足以說明火星上一定存在生命，但對未來的火星表面和地下探索任務而言，這些發現無疑是個好兆頭。

此次的兩項新發現均被發表在6月8日的《科學》期刊上。

有機分子由碳氫構成，可能還包括氧、氮及其它元素。雖然通常與生命有關，但有機分子也可以通過非生物過程產生，不一定是存在生命的證據。

「火星相當於借這些新發現告訴我們：保持當前路線，繼續尋找生命存在的證據。」NASA華盛頓總部科學任務理事會副行政官託馬斯·祖布肯（Thomas Zurbuchen）表示，「我相信當前和未來計劃開展的項目將在火星上做出更多令人驚奇的發現。」

「好奇號尚未確定這些有機分子的來源。」此次兩篇論文之一的主要作者、NASA戈達德航天中心的珍妮弗·艾根布羅德（Jennifer Eigenbrode）指出，「無論火星土壤中的有機物是遠古生命留下的記錄、是生物的食物、還是與生命無關，都能提供與火星環境和演變過程相關的化學線索。」

雖然如今的火星表面不適宜生命存活，但有清晰證據顯示，遠古時期的火星氣候一度讓液態水可以在地表聚集、形成湖泊。而就我們所知，液態水是生命存在的必備條件。好奇號收集的數據顯示，數十億年前，蓋爾撞擊坑（Gale Crater）的一個湖泊中曾具備生命必需的全部物質，包括化學構件分子和能量來源等。

「火星表面暴露在宇宙輻射中。輻射和刺激性化學物質均可使有機物分解。」艾根布羅德指出，「此次能在火星宜居時期形成的沉積巖的頂端5釐米中發現遠古有機分子，對我們來說是個很好的兆頭。在未來任務中，我們將繼續向下挖掘，藉此進一步了解火星上有機分子的來源。」

「歐空局的『火星太空生物』（ExoMars）漫遊車將向下挖得更深，一直挖到地下兩米。」艾根布羅德解釋道，「因此有可能挖到未經受嚴重太空輻射的巖石。」

「火星太空生物漫遊車還有可能找到現存生命。但就算找不到，光是分析有機物從地表到地下深處的變化也足以產生驚人發現。」

季節性甲烷排放

在第二篇論文中，科學家描述了近三個火星年（約六個地球年）以來、在火星大氣中觀察到的甲烷含量季節性波動。這一波動是由好奇號的「火星樣本分析儀」（Sample Analysis at Mars）探測到的。

這些甲烷也許來自水與巖石發生的化學反應，但科學家尚未排除與生物有關的可能性。此前，科學家僅在火星大氣中發現過以大規模、無規律的羽狀噴流形式存在的甲烷。而此次的新發現顯示，蓋爾撞擊坑中所含的少量甲烷會在溫暖的夏季有所增加、達到峰值，然後在冬季再度下降，年年如此。

這一發現十分重要，因為它將有助於縮小甲烷可能的來源範圍。地球上的甲烷主要與生物活動有關，來自溼地、農田、牲畜等等。目前還無法確認火星上的甲烷是否與生物有關。但此次發現的甲烷季節性波動也許能排除部分地質學上的解釋。

「這是我們首次在對甲烷的觀測中發現某種重複性現象，因此有助於我們對它的了解。」第二篇論文的主要作者、NASA噴氣推進實驗室的克裡斯·韋布斯特（Chris Webster）指出，「這都要歸功於好奇號的『長壽』。沒有它的長期服役，我們就無法發現這一季節性變化規律。」

火星大氣中的甲烷一直是科學研究的熱門話題。甲烷無法長時間留存在大氣中。既然火星大氣中始終存在甲烷，就說明一定存在持續不斷的甲烷來源。考慮到地球上甲烷與生物之間的聯繫，科學家必須解開這個火星謎團。

好奇號自2012年降落到火星赤道處的蓋爾撞擊坑以來，便一直在火星大氣中尋找甲烷的痕跡。結果發現，北半球冬季的甲烷含量僅略高於10億分之0.2，到了夏季卻會升至10億分之0.6。研究團隊認為，這些甲烷可能以冰的形式儲存

該團隊還無法確認甲烷來源，但認為可以排除掉一種解釋——陽光可使火星表面隕石中的含碳分子（有機分子）分解，從而產生甲烷。韋布斯特博士指出，紫外線的季節性變化不夠大，無法造成這種程度的甲烷濃度變化。

發現有機分子

為尋找火星土壤中的有機物，好奇號在蓋爾撞擊坑中的四處區域對沉積巖（又名泥巖）進行了樣本鑽取。這些泥巖由遠古湖泊底部積聚的泥沙形成，歷時數十億年。鑽取到的巖石樣本由火星樣本分析儀進行分析。該儀器將樣本置於500攝氏度以上的烤箱中加熱，從而使有機物從粉末狀的巖石中釋放出來。

火星樣本分析儀從泥巖樣本釋放出的物質中檢測到了小型有機分子，即難以輕易蒸發的大型有機分子的碎片。有些碎片中含有硫。艾根布羅德表示，與輪胎中加入硫以增加耐久度的原理相同，這些碎片也因為硫的存在而更加穩定持久。

結果還顯示，其中有機碳的含量達百萬分之十的數量級，甚至可能更多。這接近火星隕石中檢測到的碳含量，約為此前在火星表面探測到的有機碳含量的100倍。此次識別出的分子包括噻吩、苯、甲苯等等，以及丙烷和丁烯等短碳鏈。

2013年，火星樣本分析儀在蓋爾撞擊坑最深處的巖石中發現了一些含氯有機分子。此次新發現進一步豐富了在火星遠古湖泊沉積物中發現的分子種類，也有助於解釋這些分子為何得以留存至今。

此次在火星大氣中發現甲烷、並在接近地表處發現遠古時期保留下來的有機分子後，科學家們的信心大大加強，相信NASA的2020火星漫遊車和歐空局的「火星太空生物」（ExoMars）漫遊車還將在火星表面和淺層地表中發現更多有機物。

「這些發現能說明火星上存在生命嗎？」NASA火星探測項目首席科學家麥可·梅耶（Michael Meyer）反問道，「我們還不清楚。但這些結果顯示，我們正走在正確的軌道上。」

此次研究工作由NASA總部科學任務理事會的火星探測任務贊助。戈達德航天中心提供了火星樣本分析儀。噴氣推進實驗室則負責漫遊車的打造，並為科學任務理事會管理此次項目。（葉子）

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