​好奇号在火星发现迄今“最令人兴奋的有机物”！

好奇号在火星发现迄今“最令人兴奋的有机物”！

美国国家航空航天局的好奇号（Curiosity）探测车在火星上发现了迄今为止体积最大的有机分子，为我们了解这颗红色星球的过去打开了一扇新的窗口。

根据最新研究，这些新发现的化合物暗示，火星曾经可能存在复杂的有机化学反应，这些反应正是生命起源所需的基础。

好奇号利用其搭载的“火星样本分析实验室”（SAM），分析了一块距今37亿年的火星岩石样本后，检测出这些有机化合物，包括癸烷（decane）、十一烷（undecane）和十二烷（dodecane）。

科学家认为，这些长链分子可能是脂肪酸的碎片。脂肪酸是地球上生命的基本有机组成部分，有助于形成细胞膜。不过这些化合物并不一定代表生命迹象，它们也可能是在水与火山热液口的矿物质发生反应时自然产生的。

尽管目前无法确认这些分子是否来自火星上的远古生命，但它们确实为近年来机器人探测器在火星上发现的有机化合物清单再添新证。相关研究已于周一发表在《美国国家科学院院刊》（PNAS）上。

这类脆弱分子的存在也让天体生物学家看到希望，即便火星遭受了数千万年的强烈太阳辐射，如果火星上曾存在生命，其生物特征或许仍然可被探测。

法国国家科学研究中心大气层实验室的研究员、该研究的首席作者弗雷西内（Caroline Freissinet）博士表示：“如果火星上曾有生命，它们也会释放出某些复杂又脆弱的分子。现在我们知道火星可以保存这些分子，这意味着我们有可能探测到古老的生命痕迹。”

这项发现也进一步加大了“将火星样本带回地球”这一计划的迫切性，在地球上，科学家可以利用更先进的仪器进一步研究这些样本，并有望最终解答“地球之外是否存在生命”这一关键问题。

好奇号于2012年8月6日登陆盖尔陨石坑（Gale Crater）。12年多来，它已行驶超过34公里，一路攀登该陨坑中的夏普山（Mount Sharp）。山体的多层结构记录着火星数百万年的地质变迁，显示出这颗行星从湿润逐渐变为干燥的过程。

也许好奇号最有价值的岩石样本，是它在2013年5月从黄刀湾（Yellowknife Bay）钻取的“坎伯兰样本”（Cumberland）。

黄刀湾是一个类似古代湖床的区域，其岩石引起了科学团队的极大兴趣，以至于他们让探测器改变原计划，专程回到该区域采样，然后再继续前往夏普山。

自那以后，好奇号不断利用SAM仪器对坎伯兰样本进行不同方式的分析。研究显示，黄刀湾曾是一个古湖，湖中含有粘土矿物，说明曾有水的存在。这些泥岩为有机分子的浓缩和保存提供了理想的环境，将它们封存于沉积岩的细粒中。

弗雷西内在2015年领导的研究团队，曾在该样本中识别出有机分子。此外，该仪器还检测到大量硫元素（有助于保存有机物）、硝酸盐（是地球植物和动物健康不可或缺的营养物质），以及一种与地球生物过程相关的甲烷。

美国NASA戈达德太空飞行中心（Goddard Space Flight Center）样本返回高级科学家、研究合作者格拉文（Daniel Glavin）说：“我们有证据表明，盖尔陨石坑中的水可能存在了数百万年，甚至更久。这就意味着火星湖泊环境中有足够的时间，发生生命起源的化学过程。”

为了后续研究，好奇号一直保留着一些坎伯兰样本，在几英里之外也能对其进行再次分析。科学家们先在地面实验室中测试出一系列新方法，再传送指令到探测器进行实际实验。

为了寻找氨基酸（蛋白质的基本组成单位），研究人员让好奇号在SAM中两次加热样本。虽然没有发现氨基酸，却意外检测到了令人惊讶的新线索。

科学家们在分析中发现了少量癸烷、十一烷和十二烷，于是他们在地球上进行反向实验，以确定这些物质是否是脂肪酸（如十一酸、十二酸和十三酸）加热分解的残留物。

实验中，他们将十一酸与一种类似火星粘土的物质混合，并在模拟SAM条件下加热。结果十一酸释放出癸烷，正如好奇号所探测到的一样。

每种被检测出的脂肪酸残留物中，都包含11到13个碳原子的长链。此前在火星发现的有机分子原子量更小，结构也更简单。

美国佛罗里达大学地质系副教授、Astraeus太空研究所助理主任威廉姆斯（Amy Williams）博士指出：“非生物过程通常产生的脂肪酸链比较短，少于12个碳原子。生命起源可能需要更大更复杂的分子。”

虽然SAM无法探测完整的长链脂肪酸，但它能检测到这些较大的分子说明：如果火星曾存在生命留下的化学痕迹，SAM或许有能力捕捉到。

弗雷西内补充道：“好奇号不是专门用来探测生命的，而是为了探测‘宜居性’，即火星是否具备生命演化的所有条件。如今我们得到的结果已经达到了好奇号探测能力的极限，甚至比我们预期的还好。”

NASA科学家格拉文也回忆道：“在探测器发射前，科学界普遍认为火星表面遭受强辐射，不太可能保存有机物。”

虽然好奇号不会返回黄刀湾，但它仍保留着部分坎伯兰样本。科学家正在设计新的实验，希望能再次提取类似长链分子，以进一步了解其来源。

弗雷西内说：“这块样本是我们在探测器上最宝贵的资源，我们正等待一个完美的实验来破解它的秘密”。

普渡大学行星科学教授，毅力号任务的共同研究员霍根（Briony Horgan）评价道：“这是整个团队的重要胜利。这次发现证实了我们的希望，古代火星的湖泊沉积物确实可以保存大量有机分子，这些分子或许能揭示从生命起源前的化学过程，到可能存在的生物迹象。”

普渡大学地球与行星科学系助理教授皮尔斯（Ben K.D. Pearce）也称这次发现是“迄今为止火星上最激动人心的有机物发现”。他指出，有些科学家认为癸酸和十二酸等脂肪酸是地球上最早的细胞膜的组成部分。

皮尔斯说：“这是我们迄今最接近探测到‘重大生命信号’的一次。它与细胞膜有关，而细胞膜正是生命的核心特征之一。有机物固然令人兴奋，但还不能证明有生命。真正的突破将是氨基酸、核苷酸或糖类这些生物分子的发现。”

欧洲太空总署计划于2028年发射其“ExoMars罗莎琳德·富兰克林号”探测车，它将搭载一台可与SAM互补的仪器，能钻入火星地表2米深处，有望发现更大、更完整的有机分子。

虽然好奇号无法将样本带回地球，但毅力号正在杰泽罗陨坑（Jezero Crater）积极采样，该地曾是古湖泊和三角洲地带。这些样本预计将在2030年代通过一系列复杂任务带回地球。

威廉姆斯指出，两台火星车已分别在不同区域探测到有机碳分子，说明火星的有机碳可能非常普遍。

不过，美国行星科学研究所博士后研究员墨菲（Ashley Murphy）表示，仅靠火星车的仪器，仍无法完全揭示这些有机物的真正来源。

墨菲说：“要想严谨地探测生命迹象，样本必须带回地球，在高分辨率和高灵敏度的实验室中进行分析”。

格拉文指出，如果坎伯兰样本中所含的分子真是37亿年前微生物留下的痕迹，那它们的形成时间将与地球生命起源时间相吻合。

他说：“好奇号的发现感觉已经‘非常接近’真相，但真正的答案恐怕要等到地球实验室才能揭晓。我现在更加乐观了，或许我们终于能解开火星生命之谜，这个问题真的困扰人类太久了”。

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