太酷了!“好奇”号在火星上探测到了有机分子

来源:天文在线

在太空中发布了“好奇”号在火星上探测到了有机分子的消息,这真是太酷了。“好奇”号火星车发现了一种名为噻吩的有机分子,这种分子在地球上与生物系统有关。它们是否能证明火星上曾经存在微生物呢?

这是火星,地球的邻星,这是通过“好奇”号火星车的机器人眼睛拍摄下来的。就是在这里,“好奇”号火星车在火星泥岩中发现了远古有机分子(图片由NASA美国宇航局/喷气推进实验室-加州理工学院提供)。

对于火星上存在生命痕迹(无论是过去还是现在)的搜寻,刚刚迎来了一个有趣的新转折。研究人员们在研究NASA“好奇”号火星车传送回来的数据时,发现了噻吩这种有机分子存在的证据。而这种有机分子,至少在地球上,主要是生物过程的结果。

研究人员并没有声称这是火星上有生命的证据,但这一发现无疑是迷人的。这一发现被称为“与火星上存在早期生命相一致”。华盛顿州立大学的研究人员公布了这一发现,这篇经同行评议的论文于2020年2月24日发表在了《天体生物学》杂志上。在地球上,噻吩通常能在煤、原油、油母岩甚至一种名叫白松露的蘑菇中发现。它们还能在叠层石和微化石中检测到。

在火星,它们与其他有机物一同被“好奇”号在一个名叫“默里层”的古老泥岩地层中发现。这篇新论文从生物和非生物(没有生命)两个角度探索了火星上能够造成噻吩的一些方式。正如这篇论文的两位作者之一,天体生物学家DirkSchulze-Makuch,在一篇声明中所解释的那样,“我们鉴定了产生噻吩的几种生物学途径看起来似乎比化学途径更有可能,但我们仍需要证据。如果你在地球上发现了噻吩,那么你会认为它们是生物的,但在火星上,证明这一点的门槛还是高得多。”

这是一块在默里编组发现的叫做"古浸泡区"的岩板。好奇号在2016年12月31号带来的这些图像。这块岩板向我们显示了它的泥裂部位在几十亿年里由原来的潮湿温润逐渐变成现在这般干燥所造成的。图片版权:NASA/JPL-Caltech/MSSS。

噻吩环上的四个碳原子和一个硫原子是生物存在的必须元素。然而,他们的产生可能和生命没有任何联系。在火星上,这可能由于陨石冲击作用或者也许是由于一堆化学混合物被加热到120℃甚至更高的热化学硫酸盐还原反应而产生。由此可以想象,这个反应在火星早期发生剧烈的活动期间就已经出现了。但是,噻吩也有生物合成的可能,这也就是为什么他们引起了科学家们极大的兴趣去寻找火星生命存在的证据。细菌能够制造可以产生噻吩的硫酸盐还原过程—硫酸盐生物还原反应。这些噻吩也可以以一些方式被细菌分解。

一个有关火星上噻吩产生的有趣现象是火星本身的地质作用需要亲核的硫,也就是硫向它的反应伙伴贡献一个电子两者之间产生键,才能创造噻吩。但是火星上存在的大都是非亲核硫。热化学硫酸盐还原反应可以将非亲核硫转化为亲核硫,同样,硫酸盐生物还原反应也可以做到。

现在存在的一个问题是当好奇号探测例如噻吩这类的微粒时,它所能够分析的具体信息是有限的。好奇号的实验舱使用的火星样本分析仪主要是通过热解分析手段将大微粒变成小块,对于一些附加实验用湿法化学完成。

那么科学家是如何辨别这些噻吩是源自生物合成还是非生物合成的呢?使用目前好奇号上的仪器很难做到,所以这个结果也只有等待像NASA今年七月将要发动的Perseverance探测车或是计划在2020年七、八月份发动的欧洲RosalindFranklin探测车的后续探测任务了。

这是好奇号在2013年二月3号的自拍照

尤其是RosalindFranklin探测车将会使用它的有机分子分析仪(MOMA)用额外的非破坏性的方法去分析这些微粒。

一个大线索来自于碳和硫的同位素分子。活生物体喜欢更少中子数量的轻度同位素变化。正如舒尔茨.马库奇所说:“有机体是‘懒惰’的。”他们更喜欢进行轻同位素变化因为这种变化消耗他们更少的能量。有趣的是,舒尔茨.马库奇在《航空与航天》文章中指出,好奇号所发现的含硫沉淀物的同位素特征与加拿大纳武特霍顿陨石坑中的岩石的同位素特征十分相似。这被认为是由于BSR的原因:如果好奇号火星车发现了这些或类似的有着较轻同位素的分子,尽管依然没有证据支撑但这很可能暗示了生物学的起源。我们需要额外的分析来确定这些分子是否与曾经生活过的微生物有关联,当然找到古代微生物中的实际微化石是更好不过的。

在此之前,我们拥有一些关于我们可能前世的诱人的线索和暗示,但是仍然需要更多的研究。当考虑到其他因素时,生物学解释似乎至少是合理的,包括目前公认的一些证据,比如过去火星上的条件比现在更适合人类居住。在火星上的大风火山口,好奇号火星车发现了湖泊和溪流,甚至发现了曾经排空到火山口湖泊的古老溪流留下的河床砂砾。不仅如此,好奇号火星车还发现了岩石中的各种有机化合物,除了发现噻吩外还证实了这个区域的甲烷和氧气在季节循环中都会有所增减。虽然这仍然不是生命存在的证明,但是把这些信息综合考虑来看,这些证据可能是描绘出令人着迷的未来蓝图的开始。

正如舒尔茨.马库奇所说的:“卡尔.萨根表示‘非同寻常的论断需要非同寻常的证据做支撑’,我认为证据发现的确需要将人送至火星,宇航员需要通过显微镜观察那些运动中的微生物。”

好奇号火星车发现了称为噻吩的有机分子,这可能是火星上有古代生命的证据。

参考资料

1.WJ百科全书

2.天文学名词

3.原文来自:https://earthsky.org/space/thiophenes-organic-molecules-curiosity-rover-mars-life