“好奇号”火星车在火星泥岩中发现了有机物，并在其大气层中发现了甲烷

在周四举行的备受瞩目的新闻发布会上，NASA宣布其好奇号火星探测器发现了新的甲烷证据——这可能表明存在生命——以及埋藏在古老泥岩中的有机化合物的迹象。该航天机构并未表示发现了外星生命证据。然而，这些新发现仍然令人着迷。

好奇号于2012年登陆火星，并一直在缓慢攀爬夏普山，这座巨大的山丘是由小行星撞击盖尔撞击坑形成，同时暴露了数十亿年前沉积在古老湖床中的沉积岩。该探测器配备了一套名为“火星样品分析”（SAM）的仪器。其主要目标是寻找有机分子。

这些通常以非生物过程形成，但它们也是生命的基本组成部分。令人费解的是，这款甲壳虫大小的探测器成功发现了有机物，尽管1976年的“维京号”着陆器等过去的火星任务并未成功。最新的公告与同时发表在著名期刊《科学》上的两篇科学论文有关。一篇研究关注甲烷，另一篇则研究有机物。

在第一篇论文中，一个团队分析了好奇号三年火星时间（55个地球月）的大气数据。在此期间，探测器注意到甲烷水平随着季节变化而波动，在北半球夏季高峰期甲烷浓度增加了几倍。根据其化学构成，科学家们推测这种甲烷是在地下储层中被加热并释放出来的，在那里它可能被冻结在永冻土中。他们认为大量的气体可能被冻结在这样的地下储层中。但其确切的来源仍然是个谜。

另一项由NASA生物地球化学家詹妮弗·艾根布罗德领导的研究，检查了好奇号从盖尔撞击坑两个不同地点采集的三十亿年历史的泥岩钻样。探测器将这些样本放入机载实验室进行加热分析，以检测其释放出的气体。

根据艾根布罗德的团队称，这些岩石释放出的有机分子与地球上富含有机物的岩石中所发现的非常相似。更令人着迷的是，这些分子似乎是从更大的、更复杂的分子中分离出来的——就像地球上的煤和页岩中的分子一样。这并非火星研究人员首次声称发现甲烷。好奇号本身近年来也因检测到微弱的甲烷信号而成为头条新闻。但科学家们几十年来一直在追踪这种气体。

1966年，一对天文学家在旧金山杰克·塔尔酒店的一次会议上宣布了一个惊人的发现。他们使用一种特殊的地面望远镜研究火星大气，并在此过程中推断出甲烷的存在。新闻头条大肆宣传其意义：火星上可能存在生命。自那以来的半个世纪里，许多科学家团队都发布了火星大气中可能存在甲烷的迹象。每一次都激发了寻找生命的希望，但又在没有进一步证据的情况下消退。

“火星上关于甲烷的每一个章节都带来了惊喜，”领导甲烷研究的JPL的克里斯·韦伯斯特说。但这些信号都是零星的，“没有一个是可重复的。”这次，他们能够观察到信号的出现和消失。因此，这项发现似乎注定会被认可。然而，它的确切含义则远不确定。

甲烷的意义

要理解为什么甲烷如此重要，你首先需要了解它是什么。甲烷是一种简单的分子——一种所谓的碳氢化合物——由四个氢原子和一个碳原子组成。它没有天然的气味或颜色。它也很普遍，因为氢是宇宙中最丰富的元素，而碳是第三丰富的。

然而，它也很脆弱。它无法承受高温。地球大气中的氧气和二氧化碳会破坏它的化学键。因此，在地球上，甲烷在大气中不会持续很长时间。我们所拥有的大部分甲烷都是由生物产生的。生物死亡后，它们的碳氢化合物会被困在地下储存库或永冻土中，在那里被称为包合物。生物体也会产生甲烷。奶牛和其他牲畜产生大量的温室气体。而被称为产甲烷菌的简单生命形式也产生甲烷。

所有这些都意味着，在地球上，甲烷是生命的迹象。这让天文学家有充分的理由将甲烷视为火星微生物的潜在信号。像地球一样，火星也有破坏甲烷的条件。这颗红色星球的大气几乎完全由二氧化碳组成。甚至穿透火星微弱大气的紫外线也会破坏它。因此，我们看到的任何甲烷都必须是最近才释放到大气中的。

但生命并非制造甲烷的唯一过程。我们知道这一点，因为甲烷在天王星和海王星上非常丰富。而且那里的甲烷足够多，可以在冥王星和泰坦的表面形成奇特的景观。即使在地球上，在某些特定的火山反应中也会产生少量的甲烷，尽管它不会持续很长时间。

但火星没有活跃的火山。而且它不像外太阳系行星那样有补充甲烷的机制。要真正找出造成这些季节性甲烷激增的原因，我们需要新的火星任务，能够更好地寻找确凿的生命迹象。

幸运的是，这些航天器已经在研发中了。NASA的2020火星探测器将在几年内发射，它是为此目的定制的。欧洲空间局的ExoMars探测器也应该很快投入使用，其目标与此类似。无论最终原因是什么——无论是微生物还是自然化学反应——我们现在比以往任何时候都更接近找到火星甲烷的来源。