好奇号发现火星有机物
好奇号发现火星有机物
好奇号火星车发现，它周围大气中的甲烷含量一度飙升了10倍。此外，它还在一块岩石中确凿无疑地检测到了火星上的其他有机物。不过，这不意味着火星上现在或者过去一定存在过生命。图片来源：NASA
美国航空航天局（NASA）的好奇号火星漫游车（Curiosity）发现，它周围火星大气中的甲烷含量出现了升幅达到10倍的峰值。此外，好奇号还在岩石上钻孔获取的粉末样本中检测到了其他有机分子。
“甲烷含量的短暂提升，也就是迅速上升然后又回落下来，意味着周围必定存在甲烷的源头。”好奇号漫游车科学团队成员、美国密歇根大学安娜堡分校的苏希尔·阿特雷亚（SushilAtreya）说，“甲烷的来源存在许多种可能性，有生物过程形成的，也有非生物过程产生的，比如水和岩石发生反应。”
在长达20个月的火星探测期间，科学家利用好奇号上的火星样本分析仪（SAM），对火星大气中的甲烷进行了十几次探测。其中有两个月，也就是2013年底和2014年初，4次测量的平均值为7ppb（1ppb为十亿分之一），而在此前及此后，测量平均值只有这一数据的1/10。
好奇号还在一块被称为Cumberland的岩石上钻孔，并在钻出的岩石粉末中检测到了其他火星有机化合物，这是在火星表面首次确凿无疑地检测到有机物。这些火星有机物有可能是在火星上形成的，也有可能是由陨石带到火星上去的。
有机分子含有碳元素，通常也含有氢元素，是生命的化学构建原料，不过它们的出现并不意味着就存在生命。好奇号对大气及岩石粉末样本的这些分析结果，并不能揭示火星上是否存在过活的微生物，但这些发现确实揭示了今天的火星在化学上仍在活跃，也揭示了远古的火星上存在适宜生命的环境。
“我们会继续研究由这些发现引出的难题，”美国加州理工学院的好奇号项目科学家约翰·格罗青格（JohnGrotzinger）说，“我们能不能了解是什么样的化学过程导致火星大气中的甲烷含量出现如此起伏？我们能不能从一大堆岩石目标中挑出存在有机物可以被检测到的探测对象？”
科学家花了好几个月的时间来确定，在Cumberland样本中检测到的有机物是否真的来源于火星。好奇号上的SAM先前也在几份样本中检测到了一些有机碳化合物，但事后证明，那些有机物是藏在火星车内部从地球上被带过去的。不过，大量的检验和分析研究现已确定，这一回检测到的有机物确实来自火星。
要辨明岩石中的火星有机物到底是哪种化合物，这是相当复杂的，因为火星的岩石和土壤中存在高氯酸盐。当样本在SAM中被加热时，高氯酸盐会改变有机物的结构，因此火星岩石中到底存在哪种有机物，现在仍然未知。
“首次确定火星岩石中存在有机碳，给我们带来了极大的希望，”美国麻省理工学院参与好奇号合作研究的科学家罗杰·萨蒙斯（RogerSummons）说“有机物很重要，因为有机物能够告诉我们它们是通过什么样的化学途径形成并被保存下来的。进而，这可以让我们了解地球和火星的差异，并确定盖尔环形山（好奇号正在探测的火星区域）沉积岩所代表的特定环境是否或多或少有利于有机物的积聚。现在的挑战在于，要在夏普山上找到其他岩石，其中可能存在不同甚至更多种类的有机化合物。”
好奇号在一块被称为Cumberland的岩石上钻孔，并在钻出的岩石粉末中检测到了其他火星有机化合物。图片来源：NASA/JPL
科学家还报告了好奇号对火星水的探测结果，这些水在30多亿年前被“封存”在了Cumberland岩石的湖床矿物质当中。好奇号的研究结果表明，在这片湖床形成前火星就已经丧失了大量的水，在形成之后也仍在继续损失大量的水。
数十亿年前被封存在岩石样本中的这些水分子，在SAM加热样本时被释放了出来。SAM分析了其中的氢同位素，揭示了火星上水的演变历史。水分子中重氢同位素（即氘）与最常见氢同位素（即氕）的比值，提供了一个重要的标记，可以与火星演化历史的不同阶段进行比对。
NASA戈达德航天中心的SAM首席研究员保罗·马哈菲（PaulMahaffy）说，“好奇号对远古岩石中提取出来的气体所作的测量，能够告诉我们火星上的水是如何丧失的，这确实非常有趣。”
跟较重的氘原子相比，较轻的氕原子更容易从火星的高层大气逃逸出去，因此火星上的氘氕比一直在发生变化。为了回溯过去，看看火星上水中的氘氕比如何随时间变化，科学家可以分析测量现在火星大气中的水分子，以及火星历史不同时期被封存在岩石中的水分子。
地球上发现的火星陨石也能提供一些信息，但那些记录都是断断续续的。没有任何一块已知的火星陨石，与好奇号在火星上研究的这块岩石年纪相当。按照好奇号的测量结果，Cumberland岩石形成于大约39亿到46亿年前。
好奇号在Cumberland样本中发现的氘氕比，大约是今天火星大气层中水蒸气氘氕比的一半，表明自这块岩石形成以来，火星上丧失了大量的水。然而，如果假设火星上最初的水与地球上的水来源相同，即火星水的氘氕比原本比与地球上的海水相当，那么Cumberland样本中水的氘氕比就要比火星上最早的水高出大约2倍。这表明，在这块岩石形成之前，火星上水已经有过大量损失了。
好奇号对火星大气中甲烷浓度的观测结果，本周在线发表在《科学》杂志网站上。对Cumberland岩石中有机物的检测，也在等待发表。