16個(gè)月之前，當(dāng)“好奇號(hào)”火星車在蓋爾環(huán)形山著陸時(shí)，它的目標(biāo)是：在火星上找到一處40億年前適宜生命生存的地點(diǎn)。它已經(jīng)做到了這一點(diǎn)?，F(xiàn)在，一大批新發(fā)現(xiàn)正把這項(xiàng)任務(wù)推向一個(gè)新的方向——尋找火星古代生命的遺跡。對(duì)于如何以及去哪里尋找“分子化石”——也就是那些有可能來自于古代火星微生物的有機(jī)物，由400多位科學(xué)家組成的“好奇號(hào)”科學(xué)團(tuán)隊(duì)的帶頭人說，他們的最新發(fā)現(xiàn)正在劃出更明確的范圍。這些最新發(fā)現(xiàn)，12月9日在線發(fā)表在《科學(xué)》雜志網(wǎng)站上。

“我們的任務(wù)正在通過一個(gè)轉(zhuǎn)折點(diǎn)，”美國加州理工學(xué)院的“好奇號(hào)”項(xiàng)目科學(xué)家約翰·格勒青格（John Grotzinger）說，“我們開始鋪設(shè)一條通向未來的路，一條審慎探尋有機(jī)物的道路。”

“好奇號(hào)”對(duì)一片早已干涸的湖床底部的沉積物所作的最新分析暗示，火星上存在為數(shù)不少的某種有機(jī)物，不過目前還沒有人愿意將其歸因于古代生命。好奇號(hào)還測(cè)定了火星表面的巖石是從多久前起開始暴露于侵蝕作用之下的，在火星上尚屬首次。這開創(chuàng)了一條更系統(tǒng)地搜尋分子化石的途徑，向科學(xué)家展示了如何才能最大幅度地提高幾率，尋找直到“最近”才暴露于地表、遭受火星上如暴雨般傾盆而下的宇宙線轟擊的有機(jī)物。

上一回，“好奇號(hào)”科學(xué)家報(bào)告說找到了有機(jī)物時(shí)，情況被弄得一團(tuán)糟。高氯酸鹽化合物（Perchlorate）在火星上普遍存在，被加熱時(shí)是一種強(qiáng)大的氧化劑。由于“好奇號(hào)”上用于檢驗(yàn)有機(jī)物的實(shí)驗(yàn)會(huì)將巖石研磨而成的細(xì)膩粉末加熱到幾百度，任何含碳的有機(jī)化合物在被設(shè)備測(cè)定之前就應(yīng)該會(huì)被氧化成二氧化碳。確實(shí)有一些分子殘存了下來，但它們似乎來自于“好奇號(hào)”在地球上打包時(shí)滲漏進(jìn)“火星樣品分析儀”（SAM）的污染物。

現(xiàn)在，SAM團(tuán)隊(duì)成員報(bào)告說，污染物問題已經(jīng)得到了解決。美國NASA戈達(dá)德太空飛行中心的SAM團(tuán)隊(duì)成員丹尼爾·格拉文（Daniel Glavin）說，污染物“無法解釋所有的一切”。通過分析空置的樣品室，改變樣品的數(shù)量，以及在分析之前清空樣品，SAM團(tuán)隊(duì)已經(jīng)得出結(jié)論——污染物現(xiàn)在只能解釋二氧化碳中出現(xiàn)的1%到3%的碳。

剩下的97%很可能來自于火星上的有機(jī)物。在“好奇號(hào)”對(duì)來自火星地表以下的樣品進(jìn)行了首次分析之后，SAM團(tuán)隊(duì)得出了這樣的結(jié)論。在一處名為“黃刀灣”的地點(diǎn)，有一塊巖石露頭看上去像是一個(gè)古代湖泊的湖底淤泥。好奇號(hào)在這塊巖石上鉆探了5厘米。接下來，SAM團(tuán)隊(duì)比對(duì)了舀自火星地表的揚(yáng)塵樣品和取自鉆孔的巖石粉末樣品。揚(yáng)塵已經(jīng)在陽光紫外線、宇宙線和放射性高氯酸鹽的轟擊下暴露了上百萬年，這些因素都足以摧毀有機(jī)物。湖底的樣品一直以來卻受到了不斷遭到侵蝕的巖石的庇護(hù)。

好奇號(hào)在火星黃刀灣的巖石上鉆探了5厘米。圖片來源：左： NASA；右：NASA/JPL-Caltech/MSSS。

當(dāng)SAM加熱這些樣品時(shí)，湖底的樣品釋放的二氧化碳比相同數(shù)量的揚(yáng)塵樣品更多，而且它們的二氧化碳在溫度更低時(shí)就出現(xiàn)了。這些現(xiàn)象暗示，加熱揚(yáng)塵只是分解了自然形成的非有機(jī)含碳礦物，而湖底樣品的加熱則是在燃燒有機(jī)物。最能說明問題的是，隨著湖底樣品中二氧化碳的大量產(chǎn)生，高氯酸鹽分解產(chǎn)生的氧氣水平降低了。據(jù)說，看到這些數(shù)據(jù)，SAM團(tuán)隊(duì)的一位成員斷言，“這是有機(jī)碳在燃燒，伙計(jì)們！”

“好奇號(hào)”團(tuán)隊(duì)的格拉文說，這個(gè)結(jié)果“令人興奮”，但他和SAM團(tuán)隊(duì)的其他成員在發(fā)表論文時(shí)表現(xiàn)得更加謹(jǐn)慎。英國倫敦帝國學(xué)院的有機(jī)地球化學(xué)家馬克·塞夫頓（Mark Sephton）也是如此，盡管他并不是“好奇號(hào)”團(tuán)隊(duì)的成員。他說，這些結(jié)果“與有機(jī)碳符合得非常好”，但到目前為止，它們只能算是“讓人捉急”，而不能算是確定無疑。

格拉文也承認(rèn)：“對(duì)于這些（有機(jī)）碳的起源，我們什么都確定不了?！边@是因?yàn)榭茖W(xué)家手頭上就能找到非生物的碳來源：每年有數(shù)以噸計(jì)的有機(jī)物隨著隕石和宇宙塵埃降落到火星上。研究者估計(jì)，這些并非由生物制造、而是由太空中的化學(xué)過程形成的有機(jī)物，為火星地表輸送的碳含量介于10 ppm到幾百ppm之間（1 ppm為百萬分之一）——這一范圍的上限，足以解釋好奇號(hào)在湖底樣品中檢測(cè)到的大約500 ppm的碳含量。

除此之外，發(fā)表在《科學(xué)》網(wǎng)站上的論文中報(bào)道的最新分析表明，蓋爾環(huán)形山附近的古代環(huán)境，對(duì)于生命來說，似乎也不是非常適宜。美國紐約州立大學(xué)石溪分校的“好奇號(hào)”團(tuán)隊(duì)成員斯科特·麥克倫南（Scott McLennan）說，從周圍的高地被沖刷到這座環(huán)形山里的湖底沉積物，在抵達(dá)這個(gè)湖泊之前，“幾乎沒有顯示出任何化學(xué)風(fēng)化的證據(jù)”。這意味著，周邊幾乎沒有液態(tài)水來改變這些礦物，因此“我們應(yīng)對(duì)的是極度干旱及寒冷的環(huán)境”。這一區(qū)域或許曾經(jīng)與智利嚴(yán)酷惡劣的阿塔卡瑪沙漠類似，只有在罕見的大暴雨出現(xiàn)時(shí)，才有流水存在。

泥濘的湖底或許曾經(jīng)更適宜生命的生存。在論文中，格勒青格及其在“好奇號(hào)”團(tuán)隊(duì)中的同事，把湖底的淤泥描述為“明顯類似地球的宜居環(huán)境”。但是，想在這顆沒有氧氣的星球上的淤泥中生存，任何微生物都不得不從沉積物里礦物質(zhì)之間不平衡的化學(xué)能中獲取能量——通過一種被稱為“無機(jī)化能營養(yǎng)”（chemolithotrophy）的過程“食用巖石”。

按照美國羅德島大學(xué)海洋地球化學(xué)家斯蒂文·德霍特（Steven D’Hondt）的說法，地球上“完全令人信服”的無機(jī)化能營養(yǎng)過程，只在南非金礦上千米深的巖層中被人發(fā)現(xiàn)過。與火星上500 ppm的碳含量相比，那里的有機(jī)碳含量可謂小巫見大巫。因此，如果火星碳確實(shí)是有機(jī)碳，現(xiàn)在最靠譜的猜測(cè)就無外乎以下兩種：要么就是“好奇號(hào)”意外闖入了一片地下綠洲的遺跡；要么就是大多數(shù)的碳來自于隕石。

最近的另一項(xiàng)結(jié)果，或許能讓尋找火星碳變得更加容易——甚至最終梳理出它的起源。目前，尋找火星上的碳面臨著一個(gè)嚴(yán)重阻礙：宇宙線能夠穿透巖石達(dá)1米左右，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了“好奇號(hào)”鉆頭能夠達(dá)到的深度；經(jīng)過數(shù)百萬年的照射，任何有機(jī)物都會(huì)被這樣的宇宙線摧毀。

在一篇論文中，美國加州理工學(xué)院的肯尼思·法利（Kenneth Farley）及其同事，演示了一個(gè)絕妙的辦法。他們提出了一種方法，能夠辨認(rèn)出至少在幾米深的保護(hù)性巖石下埋藏了億萬年、直到最近才因?yàn)轱L(fēng)蝕暴露于地表的巖石。他們利用SAM的質(zhì)譜儀，測(cè)量了氦、氖和氬的同位素，這些都是宇宙線穿透巖石時(shí)產(chǎn)生的。他們找到的這些同位素越少，這塊巖石暴露于地表附近的時(shí)間就越近。利用這種技術(shù)，他們證明，好奇號(hào)鉆探的那塊有著40億年歷史的湖床巖石，是在距今3000萬到1.1億年前，被風(fēng)從厚達(dá)2米的上層巖石中吹蝕出來的。理想的鉆探地點(diǎn)，應(yīng)該是暴露于地表僅幾千萬年的地點(diǎn)，但這是一個(gè)好的開始。

格勒青格說：“它給我們提供了一個(gè)理性的方式，來尋找火星上的有機(jī)物?！彼?，下一次，“好奇號(hào)”的操控者會(huì)尋找最近的風(fēng)蝕痕跡，例如巖石中的“抬頭”部分，然后將火星車駛近那里，看看這塊巖石暴露于地表的時(shí)間夠不夠近。

或許，那里就將是火星遠(yuǎn)古生命的遺跡終于現(xiàn)身之處。

編譯自：New Results Send Mars Rover on a Quest for Ancient Life. Science