美国宇航局的火星探测器距离在火星上发现外星生命又近了一步

NASA-火星探测器

德里克·沃德-汤普森和梅根·阿尔戈：美国宇航局的“好奇号”火星探测器探测到了迄今为​​止在这颗红色星球上发现的最大有机（含碳）分子。这一发现是寻找火星上过去生命证据的最重要发现之一。

这是因为，至少在地球上，相对复杂的长链碳分子与生物有关。这些分子实际上可能是脂肪酸的片段，例如，存在于生物细胞周围的膜中。

科学家认为，如果火星上曾出现过生命，那么它很可能是微生物。由于微生物体型太小，很难确定火星上存在生命的任何潜在证据。这类证据需要更强大的科学仪器，而这些仪器太大，无法放在火星车上。

好奇号发现的有机分子由碳原子组成，这些碳原子以长链形式连接，并与其他元素（如氢和氧）结合在一起。它们来自一块 37 亿年前的岩石，被称为坎伯兰，是好奇号在火星盖尔陨石坑一个可能已经干涸的湖床中遇到的。科学家利用美国宇航局火星车上的火星样本分析（Sam）仪器发现了它们。

科学家们实际上是在寻找氨基酸的证据，氨基酸是蛋白质的组成部分，因此也是我们所知生命的关键成分。但这一意外发现几乎同样令人兴奋。这项研究发表在《美国国家科学院院刊》上。

这些分子包括癸烷（含 10 个碳原子和 22 个氢原子）和十二烷（含 12 个碳原子和 26 个氢原子）。这些分子被称为烷烃，属于被称为碳氢化合物的化学化合物范畴。

这是寻找火星生命的激动人心的时刻。今年 3 月，科学家们展示了毅力号探测器在火星其他地方采集的另一块岩石的特征证据。

这些被称为“豹纹”和“罂粟籽”的特征可能是由远古时期的微生物活动产生的，也可能不是。该研究结果在美国的一次会议上公布，尚未在同行评议期刊上发表。

火星样本返回任务是美国宇航局和欧洲航天局合作开展的一项任务，该任务给人们带来了希望，即毅力号收集和储存的岩石样本可以带回地球进行实验室研究。

地面实验室的强大仪器最终可以证实火星上是否存在过去生命的明确证据。然而，2023 年，一个独立审查委员会批评了火星样本返回预算的增加。

这促使各机构重新考虑如何执行任务。他们目前正在研究两种修改方案。

有生命迹象吗？

坎伯兰是在盖尔陨石坑的黄刀湾地区发现的。该地区的岩层看上去很像湖底沉积物堆积形成的岩层。

好奇号的科学目标之一是探究火星过去的条件是否适合生命发展，因此古老的湖床是寻找生命的最佳地点。

研究人员认为，烷烃分子可能曾经是更复杂的脂肪酸分子的组成部分。在地球上，脂肪酸是脂肪和油的组成部分。

例如，它们是在帮助形成细胞膜的过程中通过生物活动产生的。这块岩石样本中含有脂肪酸的说法已经存在好几年了，但这篇新论文详细介绍了全部证据。

脂肪酸是长的线性碳氢化合物分子，一端是羧基（COOH），另一端是甲基（CH3），形成由碳和氢原子组成的链。

脂肪分子由两种主要成分组成：甘油和脂肪酸。甘油是一种醇分子，含有三个碳原子、五个氢和三个羟基（化学键合的氧和氢，OH）。脂肪酸可能有 4-36 个碳原子；但大多数有 12-18 个。坎伯兰发现的最长碳链有 12 个原子长。

古老火星岩石中保存的有机分子为火星过去的宜居性提供了重要记录，并且可能是化学生物特征（即曾经存在生命的迹象）。

来自坎伯兰的样本已经通过 Sam 仪器多次分析，采用了不同的实验技术，并显示出了粘土矿物的证据，以及 2015 年在火星上发现的第一个（更小、更简单的）有机分子。

其中包括盖尔陨坑沉积岩中的几类含氯和含硫有机化合物，其化学结构中碳原子数最多可达六个。这一新发现使火星上单个分子中的碳原子数增加了一倍。

烷烃分子对于寻找火星上的生物特征具有重要意义，但它们究竟是如何形成的仍不清楚。它们也可能是通过地质或其他不涉及脂肪酸或生命的化学机制产生的。这些被称为非生物来源。

然而，这些样本在暴露于恶劣环境中数百万年后，至今仍完好无损地存在，这一事实让天体生物学家（研究地球以外生命可能性的科学家）充满希望，今天仍然可以检测到古代生命的证据。

样本中可能含有链更长的有机分子，也可能含有更复杂的分子，这些分子表明存在生命，而不是地质过程。

不幸的是，Sam 无法检测这些，所以下一步是将火星岩石和土壤运送到地球上更有能力的实验室。火星样本返回将利用毅力号火星探测器已经收集的样本来完成这一任务。现在所需要的只是预算。