火星發(fā)現(xiàn)有機(jī)分子怎么回事？什么情況？
核心提示：據(jù)國(guó)外媒體報(bào)道，NASA于美東時(shí)間6月7日下午兩點(diǎn)(北京時(shí)間6月8日凌晨2點(diǎn))舉行新聞發(fā)布會(huì)，宣布了兩項(xiàng)關(guān)于火星的重要發(fā)現(xiàn)。
好奇號(hào)火星漫游車上裝有分析儀器，可對(duì)火星大氣進(jìn)行分析
北京時(shí)間6月8日消息，據(jù)國(guó)外媒體報(bào)道，NASA于美東時(shí)間6月7日下午兩點(diǎn)(北京時(shí)間6月8日凌晨2點(diǎn))舉行新聞發(fā)布會(huì)，宣布了兩項(xiàng)關(guān)于火星的重要發(fā)現(xiàn)：
1、好奇號(hào)火星漫游車在接近火星地表處一塊有30億年歷史的沉積巖中發(fā)現(xiàn)了有機(jī)分子，說(shuō)明火星可能曾存在遠(yuǎn)古生命；
2、發(fā)現(xiàn)火星大氣中的甲烷含量存在季節(jié)性波動(dòng)現(xiàn)象，或與現(xiàn)代火星生命有關(guān)。雖然不足以說(shuō)明火星上一定存在生命，但對(duì)未來(lái)的火星表面和地下探索任務(wù)而言，這些發(fā)現(xiàn)無(wú)疑是個(gè)好兆頭。
此次的兩項(xiàng)新發(fā)現(xiàn)均被發(fā)表在6月8日的《科學(xué)》期刊上。
有機(jī)分子由碳?xì)錁?gòu)成，可能還包括氧、氮及其它元素。雖然通常與生命有關(guān)，但有機(jī)分子也可以通過(guò)非生物過(guò)程產(chǎn)生，不一定是存在生命的證據(jù)。
“火星相當(dāng)于借這些新發(fā)現(xiàn)告訴我們：保持當(dāng)前路線，繼續(xù)尋找生命存在的證據(jù)。”NASA華盛頓總部科學(xué)任務(wù)理事會(huì)副行政官托馬斯·祖布肯(Thomas Zurbuchen)表示，“我相信當(dāng)前和未來(lái)計(jì)劃開(kāi)展的項(xiàng)目將在火星上做出更多令人驚奇的發(fā)現(xiàn)。”
“好奇號(hào)尚未確定這些有機(jī)分子的來(lái)源。”此次兩篇論文之一的主要作者、NASA戈達(dá)德航天中心的珍妮弗·艾根布羅德(Jennifer Eigenbrode)指出，“無(wú)論火星土壤中的有機(jī)物是遠(yuǎn)古生命留下的記錄、是生物的食物、還是與生命無(wú)關(guān)，都能提供與火星環(huán)境和演變過(guò)程相關(guān)的化學(xué)線索。”
雖然如今的火星表面不適宜生命存活，但有清晰證據(jù)顯示，遠(yuǎn)古時(shí)期的火星氣候一度讓液態(tài)水可以在地表聚集、形成湖泊。而就我們所知，液態(tài)水是生命存在的必備條件。好奇號(hào)收集的數(shù)據(jù)顯示，數(shù)十億年前，蓋爾撞擊坑(Gale Crater)的一個(gè)湖泊中曾具備生命必需的全部物質(zhì)，包括化學(xué)構(gòu)件分子和能量來(lái)源等。
“火星表面暴露在宇宙輻射中。輻射和刺激性化學(xué)物質(zhì)均可使有機(jī)物分解。”艾根布羅德指出，“此次能在火星宜居時(shí)期形成的沉積巖的頂端5厘米中發(fā)現(xiàn)遠(yuǎn)古有機(jī)分子，對(duì)我們來(lái)說(shuō)是個(gè)很好的兆頭。在未來(lái)任務(wù)中，我們將繼續(xù)向下挖掘，借此進(jìn)一步了解火星上有機(jī)分子的來(lái)源。”
“歐空局的‘火星太空生物’(ExoMars)漫游車將向下挖得更深，一直挖到地下兩米。”艾根布羅德解釋道，“因此有可能挖到未經(jīng)受嚴(yán)重太空輻射的巖石。”
“火星太空生物漫游車還有可能找到現(xiàn)存生命。但就算找不到，光是分析有機(jī)物從地表到地下深處的變化也足以產(chǎn)生驚人發(fā)現(xiàn)。”
地球上的甲烷能夠以“可燃冰”的形式存在。那火星上呢？
季節(jié)性甲烷排放
在第二篇論文中，科學(xué)家描述了近三個(gè)火星年(約六個(gè)地球年)以來(lái)、在火星大氣中觀察到的甲烷含量季節(jié)性波動(dòng)。這一波動(dòng)是由好奇號(hào)的“火星樣本分析儀”(Sample Analysis at Mars)探測(cè)到的。
這些甲烷也許來(lái)自水與巖石發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)，但科學(xué)家尚未排除與生物有關(guān)的可能性。此前，科學(xué)家僅在火星大氣中發(fā)現(xiàn)過(guò)以大規(guī)模、無(wú)規(guī)律的羽狀噴流形式存在的甲烷。而此次的新發(fā)現(xiàn)顯示，蓋爾撞擊坑中所含的少量甲烷會(huì)在溫暖的夏季有所增加、達(dá)到峰值，然后在冬季再度下降，年年如此。
這一發(fā)現(xiàn)十分重要，因?yàn)樗鼘⒂兄诳s小甲烷可能的來(lái)源范圍。地球上的甲烷主要與生物活動(dòng)有關(guān)，來(lái)自濕地、農(nóng)田、牲畜等等。目前還無(wú)法確認(rèn)火星上的甲烷是否與生物有關(guān)。但此次發(fā)現(xiàn)的甲烷季節(jié)性波動(dòng)也許能排除部分地質(zhì)學(xué)上的解釋。
“這是我們首次在對(duì)甲烷的觀測(cè)中發(fā)現(xiàn)某種重復(fù)性現(xiàn)象，因此有助于我們對(duì)它的了解。”第二篇論文的主要作者、NASA噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室的克里斯·韋布斯特(Chris Webster)指出，“這都要?dú)w功于好奇號(hào)的‘長(zhǎng)壽’。沒(méi)有它的長(zhǎng)期服役，我們就無(wú)法發(fā)現(xiàn)這一季節(jié)性變化規(guī)律。”
火星大氣中的甲烷一直是科學(xué)研究的熱門話題。甲烷無(wú)法長(zhǎng)時(shí)間留存在大氣中。既然火星大氣中始終存在甲烷，就說(shuō)明一定存在持續(xù)不斷的甲烷來(lái)源?？紤]到地球上甲烷與生物之間的聯(lián)系，科學(xué)家必須解開(kāi)這個(gè)火星謎團(tuán)。
好奇號(hào)自2012年降落到火星赤道處的蓋爾撞擊坑以來(lái)，便一直在火星大氣中尋找甲烷的痕跡。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，北半球冬季的甲烷含量?jī)H略高于10億分之0.2，到了夏季卻會(huì)升至10億分之0.6。研究團(tuán)隊(duì)認(rèn)為，這些甲烷可能以冰的形式儲(chǔ)存
該團(tuán)隊(duì)還無(wú)法確認(rèn)甲烷來(lái)源，但認(rèn)為可以排除掉一種解釋——陽(yáng)光可使火星表面隕石中的含碳分子(有機(jī)分子)分解，從而產(chǎn)生甲烷。韋布斯特博士指出，紫外線的季節(jié)性變化不夠大，無(wú)法造成這種程度的甲烷濃度變化。
這張好奇號(hào)的低角度自拍記錄了它在蓋爾撞擊坑夏普山(Mount Sharp)中鉆取一塊目標(biāo)巖石樣本的情景
發(fā)現(xiàn)有機(jī)分子
為尋找火星土壤中的有機(jī)物，好奇號(hào)在蓋爾撞擊坑中的四處區(qū)域?qū)Τ练e巖(又名泥巖)進(jìn)行了樣本鉆取。這些泥巖由遠(yuǎn)古湖泊底部積聚的泥沙形成，歷時(shí)數(shù)十億年。鉆取到的巖石樣本由火星樣本分析儀進(jìn)行分析。該儀器將樣本置于500攝氏度以上的烤箱中加熱，從而使有機(jī)物從粉末狀的巖石中釋放出來(lái)。
火星樣本分析儀從泥巖樣本釋放出的物質(zhì)中檢測(cè)到了小型有機(jī)分子，即難以輕易蒸發(fā)的大型有機(jī)分子的碎片。有些碎片中含有硫。艾根布羅德表示，與輪胎中加入硫以增加耐久度的原理相同，這些碎片也因?yàn)榱虻拇嬖诙臃€(wěn)定持久。
結(jié)果還顯示，其中有機(jī)碳的含量達(dá)百萬(wàn)分之十的數(shù)量級(jí)，甚至可能更多。這接近火星隕石中檢測(cè)到的碳含量，約為此前在火星表面探測(cè)到的有機(jī)碳含量的100倍。此次識(shí)別出的分子包括噻吩、苯、甲苯等等，以及丙烷和丁烯等短碳鏈。
2013年，火星樣本分析儀在蓋爾撞擊坑深處的巖石中發(fā)現(xiàn)了一些含氯有機(jī)分子。此次新發(fā)現(xiàn)進(jìn)一步豐富了在火星遠(yuǎn)古湖泊沉積物中發(fā)現(xiàn)的分子種類，也有助于解釋這些分子為何得以留存至今。
此次在火星大氣中發(fā)現(xiàn)甲烷、并在接近地表處發(fā)現(xiàn)遠(yuǎn)古時(shí)期保留下來(lái)的有機(jī)分子后，科學(xué)家們的信心大大加強(qiáng)，相信NASA的2020火星漫游車和歐空局的“火星太空生物”(ExoMars)漫游車還將在火星表面和淺層地表中發(fā)現(xiàn)更多有機(jī)物。
“這些發(fā)現(xiàn)能說(shuō)明火星上存在生命嗎？”NASA火星探測(cè)項(xiàng)目首席科學(xué)家邁克爾·梅耶(Michael Meyer)反問(wèn)道，“我們還不清楚。但這些結(jié)果顯示，我們正走在正確的軌道上。”
此次研究工作由NASA總部科學(xué)任務(wù)理事會(huì)的火星探測(cè)任務(wù)贊助。戈達(dá)德航天中心提供了火星樣本分析儀。噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室則負(fù)責(zé)漫游車的打造，并為科學(xué)任務(wù)理事會(huì)管理此次項(xiàng)目。河北東圣吊索具制造有限公司宣
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