NASA科學家發現火星上可能存在有機鹽

這幅圖由美國國家航空航天局(NASA)好奇號(Curiosity) 探測器上的桅桿照相機(Mastcam)拍攝於2014年2月9日,也即好奇號任務的第538個火星日。好奇號探測器駛過該沙丘,沙丘位於Dingo Gap 山口。

NASA科學家發現火星上可能存在有機鹽

NASA的一個團隊發現火星上可能存在有機鹽。這些鹽類是有機化合物的化學殘留物,就像古代陶器的碎片一樣,NASA好奇號探測器之前所探測到的鹽類也是如此。火星上的有機化合物和鹽類可能是由地質過程形成的,也可能是古代微生物生命的殘留物。

在火星上直接探測到有機鹽的存在,不僅為火星上曾經存在有機物質的觀點增添了更多證據,也對火星目前的可居住性提供支援。因為在地球上,一些生物體可以利用草酸鹽和醋酸鹽等有機鹽類來獲取能量。

該研究由來自NASA戈達德太空飛行中心的有機地球化學家James M. T. Lewis牽頭,研究成果於3月30日發表在《地球物理研究期刊》上。他表示:“如果我們在火星上的任何地方確定存在有機鹽集中分佈,我們會想對這些區域進行進一步調查,最好是在地表以下更深處進行鑽探,那裡的有機物質可以被保存得更好。"

路易士的實驗和對火星樣本分析儀資料的分析,都間接表明了火星上有機鹽的存在。火星樣本分析儀又名“化學和礦物學分析儀”,簡稱SAM,是好奇號探測器內部的一個可擕式化學實驗室。但是,使用諸如火星樣本分析儀之類的儀器在火星上直接識別有機鹽是很困難的,該儀器通過加熱火星土壤和岩石以釋放出揭示這些樣品成份的氣體。然而挑戰在於,加熱有機鹽只產生簡單的氣體,而火星土壤中的其他成份也可能會釋放這些氣體。

如果你有來自另一個星球的一個樣本,而你想知道它是否含有某種特定的分子,甚至可能是一個能夠揭示該星球是否能維持生命的分子,你將會怎麼做?當科學家們面臨這種情況時,他們使用了一個驚人的工具:質譜儀。質譜儀可以使科學家得以非常仔細地對樣品進行觀測,並確定其中含有的物質。

然而,路易士和他的團隊提出,好奇號探測器上使用不同技術的另外一個儀器,即化學與礦物學分析儀可以探測到某些有機鹽類(如果含量足夠豐富)。但到目前為止,化學與礦物學分析儀還沒有檢測到有機鹽類。

尋找有機分子或有機鹽的殘餘物,對NASA尋找其他星球上的生命而言至關重要。但在火星表面,這是一項具有挑戰性的任務,因為數10億年的輻射已經將有機物質抹去或分解。就像考古學家挖掘陶器碎片一樣,好奇號探測器收集火星土壤和岩石,其中可能含有微小的有機化合物塊,然後由火星樣本分析儀和其他儀器鑒定其化學結構。

路易士和他的團隊以及其他科學家們試圖通過好奇號探測器傳回地球的資料,將這些破碎的有機物碎片拼湊起來。他們的目標是推斷出這些碎片曾經可能屬於什麼類型的大分子,以及這些分子可能揭示出怎樣的火星古代環境和潛在的生物學。

路易士表示:“我們正試圖解開數10億年的有機化學過程,在這一有機記錄中,可能包含終極大賞:即表明火星上曾經存在生命的證據。”

雖然一些專家幾10年來一直預測火星上保存著古老的有機化合物,但由於好奇號上的火星樣本分析儀實驗,這一預測才被予以證實。例如,由NASA戈達德太空飛行中心的天體生物學Jennifer L. Eigenbrode牽頭的好奇號任務科學家國際團隊於2018年發佈的一份報告中表明檢測到了無數含碳分子。正如我們所知,碳是生命的基本元素。

艾根布羅德與路易士合作進行了這項新的研究,她表示:“我們在火星表面發現的30億年歷史的岩石中保存著有機物,這是一個非常有希望的跡象,這表明我們也許能夠從火星地表之下保存得更好的樣本中獲取更多資訊。”

幾10年前,科學家們預測火星上的有機化合物可能分解成鹽。他們認為,這些鹽類比大而複雜的分子(例如與生物功能相關的分子)更有可能長期存留在火星表面。

如果火星樣本中存在有機鹽,路易士和他的團隊想知道在火星樣本分析儀的加熱爐中加熱會如何影響其釋放氣體的類型。火星樣本分析儀的工作原理是將樣品加熱至超過1800華氏度(1000攝氏度)。熱量使分子分解,釋放出一些氣體。不同的分子在特定的溫度下釋放出不同的氣體。因此,通過觀測在哪個溫度下釋放出哪種氣體,科學家們可以推斷出樣品是由什麼成份構成的。

路易士表示:“當加熱火星樣本時,礦物質和有機物之間會產生許多相互作用,這可能會使我們的實驗更難得出結論,所以我們正在做的工作是試圖將這些相互作用進行拆解,以便在科學家們在火星上進行分析時能夠利用這些資訊。”

路易士對一系列與惰性矽石粉混合的有機鹽進行了分析,以複製火星岩石。他還研究了在矽石混合物中加入高氯酸鹽的影響。高氯酸鹽是一種含有氯和氧的鹽類,在火星上很常見。科學家們長期以來一直擔心它們會對尋找有機物質跡象的實驗造成干擾。

事實上,研究人員發現高氯酸鹽的確對他們的實驗產生了干擾,並且準確地指出了是如何干擾的。但他們也發現,與沒有高氯酸鹽的情況相比,他們從含有高氯酸鹽的樣本中收集到的結果與火星樣本分析儀的資料更加吻合,這支援了火星上存在有機鹽的可能性。

此外,路易士和他的團隊的報告表明,有機鹽可以被好奇號探測器上的化學與礦物學分析儀檢測到。為確定樣品的成份,化學與礦物學分析儀向其發射X射線,並測量X射線向檢測器衍射的角度。

隨著好奇號探測器進入蓋爾隕石坑夏普山的新區域,其火星樣本分析儀和化學與礦物學分析儀團隊將繼續搜尋有機鹽類的信號。

不久之後,科學家們也將有機會研究火星地表以下保存得更好的土壤。歐洲航天局(ESA)即將推出ExoMars火星漫遊車,其裝備可以鑽探至火星地表之下6.5英尺(約2米)。它將攜戈達德儀器,分析火星地表下更深層的化學成份。NASA的毅力號”(Perseverance)火星探測器上沒有可以探測有機鹽的儀器,但它正在收集樣本,以便將來送回地球通過精密的實驗室機器來尋找有機化合物◆

(據互聯網)

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