摘要：这是美国国家航空航天局“好奇号”火星车于2013年5月19日，在其火星任务的第279个火星日（Sol），在一块被命名为“坎伯兰”的岩石目标上钻出的孔洞。（图片来源：NASA/JPL-Caltech/MSSS）

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“好奇号”火星车在这颗红色星球上发现迄今最大型有机分子

尽管这些分子的存在并不能证明火星上曾存在远古生命，但科学家表示，这表明我们有可能探测到火星过去生命的化学迹象——如果它真的存在过的话。

这是美国国家航空航天局“好奇号”火星车于2013年5月19日，在其火星任务的第279个火星日（Sol），在一块被命名为“坎伯兰”的岩石目标上钻出的孔洞。（图片来源：NASA/JPL-Caltech/MSSS）

科学家近日宣布，他们在火星上发现了迄今为止最大型的有机分子。

这些分子可能源自37亿年前存在的脂肪酸的分解作用，这些脂肪酸在被火星上的古湖沉积形成的沉积物所封存前就已开始分解。尽管这些分子本身并不能直接证明火星过去曾有生命存在，但科学家表示，这类发现本身就表明相关证据是可能被探测到的。

法国基扬古尔大气与空间观测实验室的天体化学家卡洛琳·弗雷西内在一份声明中提到：“我们的研究证明，即便在今天，通过分析火星样本，我们仍有可能检测到火星上远古生命的化学迹象——如果它真的存在过。”

这些分子被称作烷烃，一种由碳原子链与其上连接的氢原子结合组成的碳氢化合物。它们是2013年，“好奇号”火星车在火星盖尔陨石坑的黄刀湾区域，对一块昵称为“坎伯兰”的页岩样本钻取分析时发现的。

“好奇号”于2012年降落在直径96英里（约154公里）的盖尔陨石坑中。这个陨石坑曾被古湖淹没，因此成为寻找火星过往宜居迹象的理想地点，而黄刀湾正位于这片古湖的湖底。“坎伯兰”岩石由该湖泊沉积下来的富含黏土的沉积物构成。

“有证据表明，盖尔陨石坑中曾存在液态水达数百万年，甚至可能更久，这意味着在火星这些陨石坑—湖泊环境中，生命起源所需的化学过程有充足的时间得以发生。”美国航空航天局戈达德航天飞行中心的丹尼尔·格拉文在公布这一发现的声明中表示。

“好奇号”使用其机械臂上的“火星手持透镜成像仪”在钻孔当天拍摄了坎伯兰岩石孔洞的图像。该孔直径约0.6英寸（1.5厘米），深度约2.6英寸（6.6厘米）。

这些有机分子是通过“好奇号”上的“火星样本分析仪”（Sample Analysis on Mars, SAM）仪器组发现的。利用这套仪器，“好奇号”钻取岩石样本并将其送入SAM内部，在其中加热至1800华氏度（1000摄氏度），使样品释放出气体，之后通过专门的传感器（本次使用的是气相色谱仪与质谱仪[1]）进行分离和分析，以识别生命所必需的元素——碳、氮、氧、磷和硫。另有一个单独的激光光谱仪会分析这些气体，寻找水以及甲烷等较小有机分子的踪迹。

弗雷西内与格拉文曾共同领导了对坎伯兰样本中有机分子的早期研究，当时发现了甲烷以及含氯或含硫的有机物。但在此次研究之前，火星上发现的最大有机分子碳链长度仅为六个碳原子。

因此，弗雷西内与格拉文对火星样本分析仪的实验程序进行了修改，以寻找更大的有机分子。他们的团队尤其试图寻找氨基酸。虽然并没有找到氨基酸，但他们确实发现了迄今在火星上检测到的最大烷烃分子，包括了癸烷（10个碳原子、22个氢原子）、十一烷（11个碳原子、24个氢原子）和十二烷（12个碳原子、26个氢原子）。尽管十二烷是目前在火星发现的最大烷烃，但与地球上的最大烷烃相比还是相形见绌——后者可含有超过150个碳原子。

图示左侧为长链有机分子：癸烷、十一烷和十二烷——它们是迄今在火星上发现的最大有机分子；右侧则是美国国家航空航天局“好奇号”拍摄的一张自拍照。（图片来源：NASA/Dan Gallagher）

这些火星上的大分子烷烃可能具有地球化学[2]来源，即与火星生命无关——但弗雷西内和格拉文的团队开展了相关实验，结果表明它们也可能来源于37亿年前被封存于富黏土沉积物中的脂肪酸的分解产物。

生命体会将脂肪酸嵌入细胞膜中，并利用它们调节各种细胞和器官的功能。然而，脂肪酸同样可以通过地球化学过程生成，所以推测37亿年前火星上存在脂肪酸并不能直接证明有生命存在。不过非生物来源的脂肪酸通常碳链长度不会超过12个碳原子。更耐人寻味的是这个时间点——约在37亿年前，这正是地球生命萌芽并稳定下来的时期。那么，生命是否有可能在两个星球上同时演化？

目前这一切仍属推测。虽然发现长链烷烃并不能成为火星上存在生命的确凿证据，但它们可能是重要线索。

但是，“好奇号”上的火星样本分析仪无法探测到碳链长度超过十二烷的有机分子，这意味着未来关于火星生命的研究可能需要依赖地球实验室来继续推进。

“我们已经准备好迈出接下来的一大步，把火星样本带回地球实验室，去解决关于火星生命的争议。”美国航空航天局负责样本采回的首席科学家格拉文这样说。但它还取决于何时能够执行一个具体的发射行动，来回收由“好奇号”的姊妹探测器“毅力号”贮存的样本。美国航空航天局近日在回收任务的设计与资金方面遇到困难，已向私营企业寻求协助。

这项研究成果于2025年3月24日发表在《美国国家科学院院刊》（PNAS）上。

[1]气相色谱是一种分离科学技术，用于分离样品混合物中的化学成分，然后对其进行检测，以确定其存在与否和/或含量多少。气相色谱仪是一种用于分离复杂混合物中各个组分的仪器，适合分析可以汽化的有机物质。质谱是一种测量带电粒子质荷比(m/z)的分析技术，因此可用于确定分子量和元素组成，以及阐明分子的化学结构。质谱仪是一种测量分子质量和组成的仪器，用于识别化学物质。气相色谱不能单独用于未知化合物的鉴定，这正是与质谱联用非常有效的地方。质谱仪可用作唯一的检测器，也可在质谱仪和气相色谱仪检测器之间分配色谱柱流出物。

[2]地球化学（Geochemistry）是研究地球（或其他行星）上的化学元素及其分布、迁移和反应规律的科学，它是地质学与化学相结合而产生和发展起来的交叉学科。自20世纪70年代中期以来，地球化学和地质学、地球物理学已成为固体地球科学的三大支柱。它的研究范围也从地球扩展到月球和太阳系的其他天体。地球化学的理论和方法，对矿产的寻找、评价和开发，农业发展和环境科学等有重要意义。

BY:Keith Cooper

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来源：天文在线