“好奇号”在火星上发现“不寻常”碳特征
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“好奇号”在火星上发现“不寻常”碳特征,好奇号火星车动力很强,好奇号是一辆老资格的火星车,已经在火星盖尔撞进坑上探索了9年,“好奇号”在火星上发现“不寻常”碳特征。
“好奇号”在火星上发现“不寻常”碳特征1
自2012年以来,美国宇航局的“好奇号”火星探测器在火星表面穿越,在岩石中钻孔采样,并在其搭载的化学实验室中进行分析,试图梳理火星存在生命的证据。
1月17日,该火星探测器项目的科学家在美国《国家科学院院刊》公布了一个有趣的关于碳的现象,这不一定是火星曾存在生命的证据,但十分奇怪。他们发现,“好奇号”探测到一些岩石的碳中含有大量的轻碳同位素。在地球上,这是古微生物存在的有力证据。
然而,考虑到这是在火星上发现的,研究人员不愿意轻易下结论,因此他们一直在寻找该现象的非生物学解释,包括紫外线和星际灰尘。
研究论文第一作者、美国宾夕法尼亚州立大学帕克分校生物地球化学家Christopher House说,研究确实增加了微生物曾经存在乃至今天仍存在于火星上的可能性。
碳以两种稳定的同位素形式存在:“轻”的碳—12和较“重”的碳—13。由于碳—13多了一个中子,形成的分子键会稍“坚固”一些。因此,生命进化中选择了更易分解的碳—12。生命活动产生的大多数有机分子也都富含碳—12,例如,与深海热液喷口排放的非生物甲烷相比,来自稻田的甲烷含有更多轻碳。
研究小组观察了“好奇号”穿越盖尔撞击坑(里面有古老湖泊的泥岩)时,一路上钻取的24个不同岩石样本。不同样本的分析结果差异很大,其中,在6个点上钻取的样本的碳—12、碳—13含量比基于地球的参考标准高70%以上。
“这是戏剧性的发现。”House说,来自山脊顶部和撞击坑其他地形高点的样本中,上述现象最明显。因此,研究小组认为,富集碳是数十亿年前从大气中沉积而来的,不是湖泊沉积物留下的。
将轻碳浓缩到如此高的水平可能需要多个步骤,研究人员对该过程进行了推测。
一种推测是火星深处微生物以岩浆中较轻的碳为食,释放甲烷气体。然后,地表的其他微生物以排放的甲烷为食,进一步提高轻碳含量,并在其死亡后将轻碳固存。
但是,火星探测器尚未发现古代微生物的物理痕迹。因此,研究人员认为,火星深处的微生物也有可能是在紫外线驱动下浓缩轻碳的。紫外线可能会分解微生物产生的甲烷,进一步富集轻碳,同时产生甲醛等子产物,最终沉积在火星表面。
此外,还有可能是年轻太阳系包括早期的火星,穿越了一个含有气体和尘埃的星际云。科学家认为这种现象每1亿年左右会发生一次。这种星际云中含有轻碳,与“好奇号”观测到的碳相当。尘云可能阻挡了阳光,使火星深度冻结、形成冰川,阻止了宇宙尘埃中的轻碳被其他碳源稀释。House说,上述事件发生是一个极大的巧合,且盖尔撞击坑没有冰川存在的证据,但是,这种可能性不能排除。
未参与该研究的加利福尼亚大学行星科学家Mark Harrison也认为,碳富集的确是古代生命存在的一个暗示,但是通过这种迹象判断生命存在与否,在地球上也是存在争议的,因此,不能排除非生物学的解释。要解开上述谜团,需更多的探测和研究。
“好奇号”在火星上发现“不寻常”碳特征2
一说起“火星殖民”,很多人就觉得不靠谱,这简直是在痴人说梦,但随着人类科技的长足进步,我相信终有一天会实现“火星移民”之梦,就像中国空间站一样,在几十年前,谁会想到中国竟然也能打造出如此高大上的空间站呢!
如今,火星上有三辆火星车,中国祝融号,美国毅力号和好奇号,它们可以说是人类殖民火星的“先行者”,谁都希望它们能在火星表面发现些什么,与外星生命相关的物质,支持人类在火星生存的物质,这些都会让人兴奋不已。
在三辆火星车中,好奇号是一辆老资格的火星车,已经在火星盖尔撞进坑上探索了9年,已经行走了27.01公里,拍摄了87万多张火星景观照,科学家根据这些火星景观照生成3D图,仿佛是亲临盖尔撞击坑内一般。
好奇号发现不寻常混合物,假设了外星生命的存在
好奇号火星车动力很强,不受火星风暴的影响,在27.01公里长的旅途中,有了很多发现,而就在2022年1月,美国科学家再次宣布:好奇号火星车在盖尔撞击坑中有大发现,发现了一种不同寻常的化学元素混合物。
根据美国航天局专家的说法,这种化学元素混合物,可以假设外星生命的存在,那么我们就来看看这究竟是什么物质,这种物质就是碳12和碳13同位素混合物,碳12和碳13是两种稳定物质,碳13极度贫化。
为了收集到这些化学元素混合物,好奇号整整探索了9年,从2012年8月开始,一直到2021年7月才结束,总共加热了24份粉末状样品,分离出单个化学物质,才发现了碳12和碳13同位素混合物。
火星上的碳12和碳13怎么来的?
碳12和碳13是一种非常原始的物质,在太阳系还没有形成的'时候,就已经存在于宇宙中了,那么火星上的碳12和碳13怎么来的?美国专家提出的三种可能性,宇宙尘埃云,甲醛等有机化合物和生物活动产生。
宇宙尘埃云
太阳系每隔几亿年就会穿过一大片银河分子云,银河分子云会降低火星上的温度,于是火星海洋被冰成冰川,于是分子云中带有碳的尘埃物先沉积在冰的顶部,火星冰川消失后,在火星土壤中留下一层包含碳的污垢。
甲醛等有机化合物
二氧化碳通过紫外线照射后转化为甲醛等有机化合物,而有机化合物中含有碳,因为实验结果证明了这种结果,所以成为了火星碳来源的一种解释。
生物活动产生
火星上的极度贫化碳13与澳大利亚沉积物中提取的样本很相似,澳大利亚沉积物有27亿年的历史,极度贫化碳13是由古代微生物消耗甲烷时的生物活动引起的,也就是说地球上的极度贫化碳13由生命产生,所以火星上的贫化碳13可能也来自生命。
需要说明的是,这并不一定说明火星上的极贫化碳13也是由外星生命产生的,只能作为一种可能的假设。
好奇号以核电池作为动力,非常经久耐用,只要不出现故障,再行走10年20年也没有问题,但是好奇号最脆弱之处是它的车轮子,多张照片显示,轮子破了多个大窟窿,一旦车轮子坏了,有核电池也没用了。
盖尔撞击坑直径154公里,好奇号主要探索目标火星上的盖尔撞击坑,行驶的最终目的地是盖尔撞击坑的中心位置,但中心位置距离好奇号至少还有50公里,按现在的速度,只怕还需要20年。
“好奇号”在火星上发现“不寻常”碳特征3
美国宇航局的“好奇号”漫游者在火星上发现了大量的、意想不到的碳信号。这听起来可能会让人很兴奋,因为,在地球上,这种化学特征通常与生命有关。
上图:好奇号漫游者看到的盖尔陨石坑的史汀生砂岩地层。从这个地区钻取的岩石样本显示出大量的碳同位素。
但是,在火星上,还是让我们降低期望值吧 —— 它可能并不代表着外星生命。因为,还有其他非生物的方式可以让这种碳到达那里。但是,美国国家航空航天局也不能确定这是不是外星生命迹象,这还需要进一步观察。
“好奇号”漫游者多年来一直在钻探岩石样本,然后分析产生的粉末的化学成分。它能探测到的东西之一,就是不同同位素的比率 —— 相同元素的原子原子核中有不同数量的中子。人们曾预计碳-13同位素是最常见的,但在最近的一次钻探探险中,大约一半的样本显示出惊人的大量的碳-12。
最重要的是,碳-12通常被认为是生物化学的特征。地球上的生物利用碳-12来代谢食物,而植物利用碳-12来进行光合作用。这似乎表明,探测器已经发现了火星上存在古代生命的证据,然而,研究小组表示,我们只是对这颗红色行星的碳循环还了解的不够,无法确定。
该研究的主要作者克里斯托弗·豪斯(Christopher House)说:“在地球上,产生我们在火星上检测到的碳信号的过程是生物学的。我们必须了解,是否同样的解释适用于火星,或者是否有其他的解释,因为火星非常不同。”
上图:这是好奇号火星车钻的洞。这个地点的样本显示出高浓度的碳-12。
至于其他解释,研究小组给出了关于碳-12来源的两个非生物假设。第一种说法是,来自太阳的紫外光可能与火星大气中的二氧化碳发生了相互作用,产生了富含碳的分子,然后沉淀在火星表面。第二个说法表明,太阳系可能在数亿年前穿过了一个巨大的分子云,这可能会导致更多的碳-12降落到地表。
当然,还有第三个假设(生物假设) —— 生活在火星表面及下方的古老细菌会向大气中释放甲烷。然后,这些碳会与紫外线相互作用,转化成更复杂的分子,创造出数十亿年后“好奇号”探测到的碳信号。
尽管人们很想相信第三个假设,但研究小组警告说,非生物起源更有可能是罪魁祸首。在地球上适用的东西不一定适用于火星。
该研究的作者之一珍妮弗·l·特本布罗德(Jennifer L. Eigenbrode)表示:“最困难的事情是放弃地球,放弃我们的偏见,真正尝试进入火星上的化学、物理和环境过程的基础”。
未来的工作,包括最近抵达火星的“毅力”号所做的工作,可能有助于发现更多关于火星碳循环的信息,以及这种有趣的化学特征是否真的是生命存在的证据。
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