好奇號發現火星有機物

圖片說明：甲烷進入和離開火星大氣層的幾種方式。NASA的好奇號（Curiosity）火星車在火星大氣中探測出甲烷濃度的波動，意味著現在的火星上存在上述兩種活動。圖片來源：NASA/JPL-Caltech/SAM-GSFC/Univ. of Michigan

 

NASA的好奇號火星車探測到周圍的火星大氣中甲烷含量升幅一度高達10倍，此外，好奇號還從岩石粉末樣本中檢測到了其他有機分子。

 

好奇號火星車科學團隊成員、美國密歇根大學安娜堡分校（University of Michigan，Ann Arbor）的Sushil Atreya說：「甲烷含量的短暫升高，即快速升高、隨即下降，代表火星上存在甲烷來源。甲烷可能來源於生物也有可能來源於非生物（如水和岩石的化學反應）。」

 

研究人員利用好奇號上的火星樣本分析儀（Sample Analysis at Mars，SAM）在長達20個月的時間裡對火星大氣中的甲烷進行了數十次探測。2013年底到2014年初的兩個月中，4次測量的平均值為十億分之七，而此前以及此後的測量平均值只有該數據的十分之一。

 

好奇號還在一塊叫做Cumberland的火星岩石粉末中檢測出其他火星有機物，這是首次確定無疑地在火星表面材料中檢測到有機物。這些有機物可能是在火星上形成的，也可能是由隕石帶到火星上去的。

 

含碳元素（通常也含氫元素）的有機分子是生命的原料，但有機分子的存在並不意味著生命的存在。好奇號對大氣及岩石粉末的分析無法表明火星上是否存在過活的微生物，但該發現揭示了如今的火星仍然具有化學活性，而遠古時期的火星上存在過適宜生命的環境。

 

加州理工學院（California Institute of Technology）好奇號的項目科學家John Grotzinger說：「我們會繼續研究這些發現引出的謎題。火星大氣中甲烷含量起伏的原因是什麼？我們能找到保存已知有機物的岩石嗎？」

 

研究人員花了數月時間確定Cumberland樣本中的有機物是否源自火星。好奇號上的火星樣本分析儀先前也從幾份樣本中檢測出一些有機碳化合物，但事實上這些有機物是被火星車從地球上帶去的。不過，通過大量檢驗分析確定，這一次檢測到的有機物確實屬於火星。

 

圖片說明：2013年5月19日，NASA好奇號火星車在Cumberland岩石上鑽孔，並從岩石內部采集到粉末樣本。圖片來源：NASA/JPL-Caltech/MSSS

 

要分辨岩石中的火星有機物是哪種化合物相當復雜，因為火星岩石和土壤中含有高氯酸鹽。當火星樣本分析儀加熱樣本時高氯酸鹽會改變有機物結構，因此火星岩石中到底存在哪種有機物仍未可知。

 

參與好奇號項目合作研究的麻省理工學院（Massachusetts Institute of Technology）科學家Roger Summons說：「這是第一次在火星岩石中發現有機碳化合物。有機物很重要，因為它能夠告訴我們其形成和保存的化學途徑。進而可以讓我們了解地球和火星的差異，並確定蓋爾隕坑（Gale Crater）沉積岩這種特殊環境是否有利於有機物聚積。現在的問題是在夏普山（Mount Sharp）上找到其他可能存在更多種類有機物的岩石。」

 

研究人員還報告了好奇號對火星水的探測結果，這些水在Cumberland岩石所在的湖床中被封存了三十億年。結果表明，在湖床形成前火星就已經失去大量的水，形成後水仍在大量流失。

 

幾十億年來，岩石樣本中保存有水分子，火星樣本分析儀分析了加熱樣本時釋放出來的水分子中氫的同位素，發現了火星水的歷史。水分子中氫的同位素氘與最常見的氫的同位素氕的比值（氘氕比）可用來與火星演化歷史階段進行比對。

 

NASA戈達德太空飛行中心（Goddard Space Flight Center）火星樣本分析儀首席調查員Paul Mahaffy說：「好奇號對遠古岩石中氣體進行的測量可以告訴我們火星上的水是如何消失的，這很有意思。」

 

較輕的氕原子比較重的氘原子更容易從火星上層大氣逃逸，因此火星上的氘氕比一直在變化。科學家可以分析測量現在火星大氣中的水分子，以及火星不同歷史時期被封存在岩石中的水分子，通過比對發現火星水中的氘氕比如何變化。

 

地球上發現的火星隕石也能提供一些信息，但這些信息都是間斷的。現有火星隕石與好奇號在火星上研究的這塊岩石Cumberland的年紀均來源於不同的歷史時期。根據好奇號的測量，Cumberland岩石約形成於39億到46億年前。

 

好奇號在Cumberland中發現的氘氕比大約是現今火星大氣中水蒸汽氘氕比的二分之一，這表明火星上自這塊岩石形成以來已失去了大量的水。假設火星上最初的水與地球水來源相同，即火星水氘氕比與地球上的海水相當，那麼Cumberland中水的氘氕比就比火星上最初的水高出約2倍，這表明在這塊岩石形成前火星上已經失去了大量的水。

 

好奇號對火星大氣中甲烷濃度和岩石粉末樣本中有機物的檢測結果於美國地球物理聯合會（American Geophysical Union）的新聞發布會上發布。大氣甲烷的研究成果也由NASA科學家Chris Webster發表於Science雜志網絡版。