美國(guó)宇航局（NASA）“好奇號(hào)”火星車在火星表面開展的一項(xiàng)全新化學(xué)實(shí)驗(yàn)，首次在另一顆行星上揭示出種類豐富的有機(jī)分子，其中包括與地球生命起源密切相關(guān)的關(guān)鍵成分。這一發(fā)現(xiàn)顯示，火星表層物質(zhì)具備長(zhǎng)期保存復(fù)雜有機(jī)物的能力，為評(píng)估火星過去的宜居性提供了重要線索，同時(shí)也為未來尋找遠(yuǎn)古生命痕跡的任務(wù)奠定基礎(chǔ)。

研究由佛羅里達(dá)大學(xué)地質(zhì)學(xué)教授、同時(shí)也是“好奇號(hào)”和“毅力號(hào)”科學(xué)團(tuán)隊(duì)成員的艾米·威廉姆斯（Amy Williams）領(lǐng)導(dǎo)，她表示，團(tuán)隊(duì)認(rèn)為這些被檢測(cè)到的有機(jī)物可能在火星上保存了約35億年之久?！叭绻覀兿Ｍ诨鹦巧蠈ふ乙杂袡C(jī)碳形式保存下來的生命證據(jù)，首先必須確認(rèn)遠(yuǎn)古有機(jī)物能否在那樣的環(huán)境中長(zhǎng)期保存，而這次結(jié)果表明，這是可能的?！彼赋?，這對(duì)評(píng)估火星古環(huán)境是否適合微生物生存尤為關(guān)鍵。

“好奇號(hào)”于2012年在蓋爾隕石坑著陸，主要科學(xué)目標(biāo)是判斷火星在數(shù)十億年前是否存在可供微生物生存的環(huán)境；2021年抵達(dá)火星的“毅力號(hào)”則更直接地以尋找古老生命痕跡為任務(wù)重心。此次公布的新成果針對(duì)的是“好奇號(hào)”在蓋爾隕石坑中一處名為“格倫托里登”（Glen Torridon）的區(qū)域開展的實(shí)驗(yàn)。這一地區(qū)富含在水環(huán)境中形成的粘土礦物，被認(rèn)為是有機(jī)分子最有希望被捕獲并保存下來的地方。

根據(jù)發(fā)表在《自然·通訊》（Nature Communications）的論文，這次實(shí)驗(yàn)共識(shí)別出20多種不同化學(xué)物質(zhì)，其中包括含氮的有機(jī)分子，其結(jié)構(gòu)與參與構(gòu)建類似DNA分子的化合物相近，這類結(jié)構(gòu)此前從未在火星上被檢測(cè)到。此外，團(tuán)隊(duì)還發(fā)現(xiàn)了苯并噻吩（benzothiophene）等大型含硫有機(jī)分子，這類雙環(huán)結(jié)構(gòu)化合物在行星演化早期常通過隕石輸送到行星表面，被認(rèn)為是構(gòu)成生命前體的重要“原料包”之一。

威廉姆斯指出，降落到火星和地球上的隕石在早期太陽(yáng)系中經(jīng)歷了類似的富集過程，“當(dāng)年降落在地球、可能為生命提供起始積木的那一批物質(zhì)，也同樣降落在火星上”。這意味著，至少在化學(xué)原材料層面，火星與地球在早期存在某種程度的共性。研究人員強(qiáng)調(diào)，當(dāng)前的實(shí)驗(yàn)仍無法回答這些有機(jī)物究竟是源于古老生命活動(dòng)、地質(zhì)過程，還是外來隕石輸入，但它們證實(shí)了火星淺層地殼具備保存復(fù)雜有機(jī)分子的能力。

這項(xiàng)工作依托的是“火星取樣分析”（SAM）科學(xué)儀器套件，由美國(guó)宇航局戈達(dá)德太空飛行中心的天體生物學(xué)家詹妮弗·艾根布羅德（Jennifer Eigenbrode）等人負(fù)責(zé)?！昂闷嫣?hào)”在機(jī)載實(shí)驗(yàn)室中使用了一種名為TMAH的化學(xué)試劑，將巖石樣品中的大分子有機(jī)物裂解成更小的片段，以便SAM儀器進(jìn)行分析。由于“好奇號(hào)”攜帶的TMAH總量只有大約兩杯，科研團(tuán)隊(duì)必須在任務(wù)早期就慎重選擇最佳鉆取位置，以最大化科學(xué)回報(bào)。

實(shí)驗(yàn)樣品來自“好奇號(hào)”在“瑪麗·安寧”（Mary Anning）地點(diǎn)鉆取的巖石粉末。這個(gè)地點(diǎn)以19世紀(jì)英國(guó)古生物學(xué)家瑪麗·安寧命名，被視為蓋爾隕石坑中最具代表性的遠(yuǎn)古湖相沉積記錄之一。此前的地質(zhì)和礦物學(xué)調(diào)查顯示，這里曾經(jīng)有持續(xù)存在的液態(tài)水，沉積物富含粘土礦物，為捕獲并封存有機(jī)分子提供了“天然保險(xiǎn)箱”。最新實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)一步佐證，正是這類粘土富集區(qū)，最有可能保留火星上曾經(jīng)發(fā)生的重要化學(xué)乃至生物學(xué)故事。

研究團(tuán)隊(duì)強(qiáng)調(diào)，盡管發(fā)現(xiàn)的有機(jī)物與地球生命的某些關(guān)鍵組成非常接近，但現(xiàn)有機(jī)載分析能力無法給出它們是否由生命過程產(chǎn)生的明確結(jié)論。要確認(rèn)真正的“生物特征”，仍然需要將火星巖樣帶回地球，在更復(fù)雜精細(xì)的實(shí)驗(yàn)條件下進(jìn)行同位素、分子結(jié)構(gòu)和微觀形態(tài)等多層次的綜合鑒別。這也與當(dāng)前“火星樣本返回”（Mars Sample Return）構(gòu)想高度契合：軌道器和上升火箭將在未來任務(wù)中嘗試把“好奇號(hào)”和“毅力號(hào)”緩存的樣本送回地球?qū)嶒?yàn)室。

此次TMAH實(shí)驗(yàn)的成功，不僅重新塑造了科學(xué)界對(duì)火星淺表環(huán)境保存能力的認(rèn)識(shí)，也直接影響了未來深空任務(wù)的實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)。文中指出，歐洲“羅莎琳德·富蘭克林”（Rosalind Franklin）火星車任務(wù)以及飛往土星衛(wèi)星——泰坦（Titan）的“蜻蜓”（Dragonfly）任務(wù)，預(yù)計(jì)都將采用類似的化學(xué)裂解和分析技術(shù)，在更多天體上系統(tǒng)搜尋復(fù)雜有機(jī)物。在威廉姆斯看來，“我們現(xiàn)在知道，在火星淺層地下保存著體量龐大的復(fù)雜有機(jī)物，這為未來尋找能夠直接指示生命存在的大型有機(jī)分子提供了非常令人鼓舞的前景?！?/p>

盡管火星是否曾經(jīng)孕育生命這一根本問題依舊沒有答案，但“好奇號(hào)”的這次發(fā)現(xiàn)證明：火星的遠(yuǎn)古環(huán)境曾具備豐富的有機(jī)化學(xué)資源，并且這些資源能夠在地質(zhì)時(shí)間尺度上被鎖存在巖石與粘土礦物之中。隨著后續(xù)火星車?yán)^續(xù)在蓋爾隕石坑和其他目標(biāo)區(qū)域鉆取樣本，并結(jié)合“毅力號(hào)”在杰澤羅隕石坑內(nèi)對(duì)三角洲沉積物的探索，人類有望在未來幾十年內(nèi)，對(duì)火星的“生命可能性”給出比現(xiàn)在清晰得多的答案。