“好奇號”在火星上發現“不尋常”碳特徵
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“好奇號”在火星上發現“不尋常”碳特徵,好奇號火星車動力很強,好奇號是一輛老資格的火星車,已經在火星蓋爾撞進坑上探索了9年,“好奇號”在火星上發現“不尋常”碳特徵。
“好奇號”在火星上發現“不尋常”碳特徵1
自2012年以來,美國宇航局的“好奇號”火星探測器在火星表面穿越,在岩石中鑽孔採樣,並在其搭載的化學實驗室中進行分析,試圖梳理火星存在生命的證據。
1月17日,該火星探測器項目的科學家在美國《國家科學院院刊》公佈了一個有趣的關於碳的現象,這不一定是火星曾存在生命的證據,但十分奇怪。他們發現,“好奇號”探測到一些岩石的碳中含有大量的輕碳同位素。在地球上,這是古微生物存在的有力證據。
然而,考慮到這是在火星上發現的,研究人員不願意輕易下結論,因此他們一直在尋找該現象的非生物學解釋,包括紫外線和星際灰塵。
研究論文第一作者、美國賓夕法尼亞州立大學帕克分校生物地球化學家Christopher House說,研究確實增加了微生物曾經存在乃至今天仍存在於火星上的可能性。
碳以兩種穩定的同位素形式存在:“輕”的碳—12和較“重”的碳—13。由於碳—13多了一箇中子,形成的分子鍵會稍“堅固”一些。因此,生命進化中選擇了更易分解的碳—12。生命活動產生的大多數有機分子也都富含碳—12,例如,與深海熱液噴口排放的非生物甲烷相比,來自稻田的甲烷含有更多輕碳。
研究小組觀察了“好奇號”穿越蓋爾撞擊坑(裏面有古老湖泊的泥岩)時,一路上鑽取的24個不同岩石樣本。不同樣本的分析結果差異很大,其中,在6個點上鑽取的樣本的碳—12、碳—13含量比基於地球的參考標準高70%以上。
“這是戲劇性的發現。”House說,來自山脊頂部和撞擊坑其他地形高點的樣本中,上述現象最明顯。因此,研究小組認爲,富集碳是數十億年前從大氣中沉積而來的,不是湖泊沉積物留下的。
將輕碳濃縮到如此高的水平可能需要多個步驟,研究人員對該過程進行了推測。
一種推測是火星深處微生物以岩漿中較輕的碳爲食,釋放甲烷氣體。然後,地表的其他微生物以排放的甲烷爲食,進一步提高輕碳含量,並在其死亡後將輕碳固存。
但是,火星探測器尚未發現古代微生物的物理痕跡。因此,研究人員認爲,火星深處的微生物也有可能是在紫外線驅動下濃縮輕碳的。紫外線可能會分解微生物產生的甲烷,進一步富集輕碳,同時產生甲醛等子產物,最終沉積在火星表面。
此外,還有可能是年輕太陽系包括早期的火星,穿越了一個含有氣體和塵埃的星際雲。科學家認爲這種現象每1億年左右會發生一次。這種星際雲中含有輕碳,與“好奇號”觀測到的碳相當。塵雲可能阻擋了陽光,使火星深度凍結、形成冰川,阻止了宇宙塵埃中的輕碳被其他碳源稀釋。House說,上述事件發生是一個極大的巧合,且蓋爾撞擊坑沒有冰川存在的證據,但是,這種可能性不能排除。
未參與該研究的加利福尼亞大學行星科學家Mark Harrison也認爲,碳富集的確是古代生命存在的一個暗示,但是通過這種跡象判斷生命存在與否,在地球上也是存在爭議的,因此,不能排除非生物學的解釋。要解開上述謎團,需更多的探測和研究。
“好奇號”在火星上發現“不尋常”碳特徵2
一說起“火星殖民”,很多人就覺得不靠譜,這簡直是在癡人說夢,但隨着人類科技的長足進步,我相信終有一天會實現“火星移民”之夢,就像中國空間站一樣,在幾十年前,誰會想到中國竟然也能打造出如此高大上的空間站呢!
如今,火星上有三輛火星車,中國祝融號,美國毅力號和好奇號,它們可以說是人類殖民火星的“先行者”,誰都希望它們能在火星表面發現些什麼,與外星生命相關的物質,支持人類在火星生存的物質,這些都會讓人興奮不已。
在三輛火星車中,好奇號是一輛老資格的火星車,已經在火星蓋爾撞進坑上探索了9年,已經行走了27.01公里,拍攝了87萬多張火星景觀照,科學家根據這些火星景觀照生成3D圖,彷彿是親臨蓋爾撞擊坑內一般。
好奇號發現不尋常混合物,假設了外星生命的存在
好奇號火星車動力很強,不受火星風暴的影響,在27.01公里長的旅途中,有了很多發現,而就在2022年1月,美國科學家再次宣佈:好奇號火星車在蓋爾撞擊坑中有大發現,發現了一種不同尋常的化學元素混合物。
根據美國航天局專家的說法,這種化學元素混合物,可以假設外星生命的存在,那麼我們就來看看這究竟是什麼物質,這種物質就是碳12和碳13同位素混合物,碳12和碳13是兩種穩定物質,碳13極度貧化。
爲了收集到這些化學元素混合物,好奇號整整探索了9年,從2012年8月開始,一直到2021年7月才結束,總共加熱了24份粉末狀樣品,分離出單個化學物質,才發現了碳12和碳13同位素混合物。
火星上的碳12和碳13怎麼來的?
碳12和碳13是一種非常原始的物質,在太陽系還沒有形成的'時候,就已經存在於宇宙中了,那麼火星上的碳12和碳13怎麼來的?美國專家提出的三種可能性,宇宙塵埃雲,甲醛等有機化合物和生物活動產生。
宇宙塵埃雲
太陽系每隔幾億年就會穿過一大片銀河分子云,銀河分子云會降低火星上的溫度,於是火星海洋被冰成冰川,於是分子云中帶有碳的塵埃物先沉積在冰的頂部,火星冰川消失後,在火星土壤中留下一層包含碳的污垢。
甲醛等有機化合物
二氧化碳通過紫外線照射後轉化爲甲醛等有機化合物,而有機化合物中含有碳,因爲實驗結果證明了這種結果,所以成爲了火星碳來源的一種解釋。
生物活動產生
火星上的極度貧化碳13與澳大利亞沉積物中提取的樣本很相似,澳大利亞沉積物有27億年的歷史,極度貧化碳13是由古代微生物消耗甲烷時的生物活動引起的,也就是說地球上的極度貧化碳13由生命產生,所以火星上的貧化碳13可能也來自生命。
需要說明的是,這並不一定說明火星上的極貧化碳13也是由外星生命產生的,只能作爲一種可能的假設。
好奇號以核電池作爲動力,非常經久耐用,只要不出現故障,再行走10年20年也沒有問題,但是好奇號最脆弱之處是它的車輪子,多張照片顯示,輪子破了多個大窟窿,一旦車輪子壞了,有核電池也沒用了。
蓋爾撞擊坑直徑154公里,好奇號主要探索目標火星上的蓋爾撞擊坑,行駛的最終目的地是蓋爾撞擊坑的中心位置,但中心位置距離好奇號至少還有50公里,按現在的速度,只怕還需要20年。
“好奇號”在火星上發現“不尋常”碳特徵3
美國宇航局的“好奇號”漫遊者在火星上發現了大量的、意想不到的碳信號。這聽起來可能會讓人很興奮,因爲,在地球上,這種化學特徵通常與生命有關。
上圖:好奇號漫遊者看到的蓋爾隕石坑的史汀生砂岩地層。從這個地區鑽取的岩石樣本顯示出大量的碳同位素。
但是,在火星上,還是讓我們降低期望值吧 —— 它可能並不代表着外星生命。因爲,還有其他非生物的方式可以讓這種碳到達那裏。但是,美國國家航空航天局也不能確定這是不是外星生命跡象,這還需要進一步觀察。
“好奇號”漫遊者多年來一直在鑽探岩石樣本,然後分析產生的粉末的化學成分。它能探測到的東西之一,就是不同同位素的比率 —— 相同元素的原子原子核中有不同數量的中子。人們曾預計碳-13同位素是最常見的,但在最近的一次鑽探探險中,大約一半的樣本顯示出驚人的大量的碳-12。
最重要的是,碳-12通常被認爲是生物化學的特徵。地球上的生物利用碳-12來代謝食物,而植物利用碳-12來進行光合作用。這似乎表明,探測器已經發現了火星上存在古代生命的證據,然而,研究小組表示,我們只是對這顆紅色行星的碳循環還了解的不夠,無法確定。
該研究的主要作者克里斯托弗·豪斯(Christopher House)說:“在地球上,產生我們在火星上檢測到的碳信號的過程是生物學的。我們必須瞭解,是否同樣的解釋適用於火星,或者是否有其他的解釋,因爲火星非常不同。”
上圖:這是好奇號火星車鑽的洞。這個地點的樣本顯示出高濃度的碳-12。
至於其他解釋,研究小組給出了關於碳-12來源的兩個非生物假設。第一種說法是,來自太陽的紫外光可能與火星大氣中的二氧化碳發生了相互作用,產生了富含碳的分子,然後沉澱在火星表面。第二個說法表明,太陽系可能在數億年前穿過了一個巨大的分子云,這可能會導致更多的碳-12降落到地表。
當然,還有第三個假設(生物假設) —— 生活在火星表面及下方的古老細菌會向大氣中釋放甲烷。然後,這些碳會與紫外線相互作用,轉化成更復雜的分子,創造出數十億年後“好奇號”探測到的碳信號。
儘管人們很想相信第三個假設,但研究小組警告說,非生物起源更有可能是罪魁禍首。在地球上適用的東西不一定適用於火星。
該研究的作者之一珍妮弗·l·特本布羅德(Jennifer L. Eigenbrode)表示:“最困難的事情是放棄地球,放棄我們的偏見,真正嘗試進入火星上的化學、物理和環境過程的基礎”。
未來的工作,包括最近抵達火星的“毅力”號所做的工作,可能有助於發現更多關於火星碳循環的信息,以及這種有趣的化學特徵是否真的是生命存在的證據。
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