美国宇航局的好奇号火星车测量火星上有趣的碳特征

在分析了美国宇航局好奇号火星车从火星表面收集的粉末状岩石样本后，科学家们今天宣布，其中一些样本富含地球上与生物过程相关的碳。

虽然这一发现很有趣，但它并不一定指向火星上的古代生命，因为科学家们尚未找到古代或当前生物学的确凿证据，例如古代细菌产生的沉积岩层，或生命形成的复杂有机分子的多样性。

好奇号科学家在他们的论文中提出的生物学解释受到地球生命的启发。它涉及表面的古代细菌，当它们将甲烷释放到大气中时，它们会产生独特的碳特征，紫外线会将这种气体转化为更大，更复杂的分子。这些新分子本来会落到地表，现在可以在火星岩石中保存它们独特的碳特征。

另外两个假设提供了非生物学的解释。有人认为，碳特征可能是由于紫外线与火星大气中二氧化碳气体的相互作用造成的，产生了新的含碳分子，这些分子会沉降到地表。另一个人推测，碳可能是在数亿年前的一次罕见事件中留下的，当时太阳系穿过一个巨大的分子云，富含所探测到的碳类型。

为了分析火星表面的碳，豪斯的团队在SAM实验室内使用了可调谐激光光谱仪（TLS）仪器。SAM将来自地球Gale陨石坑地质不同位置的24个样本加热到约1，500华氏度或850摄氏度，以释放内部的气体。然后，TLS从加热过程中释放的一些还原碳中测量同位素。同位素是具有不同质量的元素的原子，因为它们具有不同的中子数量，它们有助于理解行星的化学和生物演化。

碳特别重要，因为这种元素存在于地球上的所有生命中。它连续流经空气，水和地面，由于同位素测量，这个循环很好理解。

例如，地球上的生物使用更小，更轻的碳12原子来代谢食物或进行光合作用，而较重的碳13原子则相反。因此，古代岩石中的碳12明显多于碳13，以及其他证据，向科学家表明，他们正在研究与生命相关的化学特征。研究这两种碳同位素的比例有助于地球科学家判断他们正在研究的生命类型以及它所生活的环境。

在火星上，好奇号的研究人员发现，与科学家在火星大气层和陨石中测量到的碳相比，他们近一半的样本中含有惊人的大量碳12。研究人员报告说，这些样本来自盖尔陨石坑的五个不同地点，这可能与所有地点都有保存完好的古老表面有关。

"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，"豪斯说。"我们必须了解同样的解释是否适用于火星，或者是否有其他解释，因为火星非常不同。

火星是独一无二的，因为它可能始于与45亿年前地球不同的碳同位素混合物。火星更小，更冷，重力更弱，大气中有不同的气体。此外，火星上的碳可能在没有任何生命参与的情况下循环。

"地球上有很大一部分碳循环涉及生命，因为生命，地球上有很大一部分碳循环我们无法理解，因为我们看到的任何地方都有生命，"好奇号科学家安德鲁斯蒂尔说。

科学家们正处于了解火星上碳循环的早期阶段，因此，如何解释同位素比以及可能导致这些比率的非生物活动。好奇号于2012年抵达这颗红色星球，是第一个拥有研究表面碳同位素工具的漫游车。其他任务收集了有关大气中同位素特征的信息，科学家们已经测量了在地球上收集的火星陨石的比例。

"定义火星上的碳循环绝对是试图理解生命如何适应这个循环的关键，"斯蒂尔说。"我们在地球上已经非常成功地做到了这一点，但我们才刚刚开始为火星定义这个周期。

好奇号科学家将继续测量碳同位素，看看当火星车访问其他被怀疑具有保存完好的古代表面的地点时，它们是否得到类似的特征。为了进一步检验涉及产生甲烷的微生物的生物学假设，好奇号团队希望分析从地表释放的甲烷羽流的碳含量。火星车在2019年意外地遇到了这样的羽流，但没有办法预测这种情况是否会再次发生。否则，研究人员指出，这项研究为NASA毅力号火星车背后的团队提供了指导，指导他们收集了最佳类型的样本，以确认碳特征并确定它是否来自生命。毅力号正在从火星表面收集样本，以便将来可能返回地球。