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科学家们准备在火星上寻找化石

像NASA的“火星2020”这样的即将到来的任务可能已经具备了在红色星球上寻找微小化石的技术。

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火星2020图片来源:NASA/JPL-Caltech

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当大多数人想到寻找化石时,他们可能会想到在岩石层中发现的恐龙骨骼。但纵观地球历史,绝大多数生命——因此也包括化石——都是微生物。这些微小的生命形式,无论是植物、动物还是真菌,其大小可能比人类头发的宽度还要小。但有了合适的工具,这些微小生物的化石记录就能揭示一个星球的历史。甚至是非地球星球的历史。

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以Magnus Ivarsson为首的一组瑞典科学家在5月1日发表于《Frontiers in Earth Science》的研究中指出,像“火星2020”探测器这样的未来太空任务所计划的仪器,如果火星上存在化石,就能探测到微小的化石。但“火星2020”无法详细分析它遇到的每一块岩石,因此研究人员提出了一些确定在红色星球上最佳寻找地点的方法。

地球上的起源

研究人员指出,在地球上研究的大多数化石都发现于沉积岩中,沉积岩是以层状堆积并逐渐硬化成真正的岩石。但火星大部分是由火山岩组成的,更像是构成地球海底的物质。这种岩石在地球上确实含有化石,尽管更难找到。

火山岩有很多裂缝和缝隙,微生物善于钻入这些裂缝,或者自己开辟新的通道。当它们死亡时,它们会留在岩石内部,在那里可以保存数百万年。

研究人员指出,可以推测,考虑到火星上火山岩占主导地位,这些是我们应该期望在火星上找到的化石类型。

当然,目前还没有证据表明火星上曾经有过生命。但几十亿年前,这颗行星可能是一个更加湿润、更宜居的环境。甚至有证据表明,就在十亿年前,火星可能经历过严重的洪水。而且,构成我们所知的生命运行所需的有机物质(分子)也在红色星球上被发现了。所以,火星过去可能拥有一个对生命友好的环境。但即使在地球上,多细胞生命形式也只在大约过去五十亿年左右才发展起来——如果火星上曾经存在生命,它可能极其微小,并且埋藏在岩石的缝隙中。

然而,即使在地球上,研究也没有集中在这些化石上。部分原因是恐龙在博物馆展品和研究课题方面更具吸引力。但这也是因为在地球上,这些火山化石更难找到,深埋在海底之下。随着深海钻探开始揭示这个隐藏的世界,Ivarsson和他的同事们希望开发一个“微体化石地图集”。这样的数据库将利用地球上的化石来确定微生物的化学特征,并将真正的化石与无机物区分开来。

寻找火星化石

由于缺乏地球上最先进的实验室,研究人员需要知道未来的火星探测器是否能够胜任化石搜寻任务。Ivarsson的团队确定,“火星2020”将有能力解析更大的微体化石信号,并且含有化石的岩石可能足够接近,可以供探测器进行调查。这意味着,只需近距离拍摄岩石的照片,供地球上的人类研究人员进行研究。

或者,探测器可以扫描岩石,寻找特定的同位素——它是像氧和碳这样的普通物质的版本,在生物体中比在无菌岩石中更常见。或者,它可以寻找已灭绝微生物留下的化学信号——许多微生物会改变它们栖息的岩石的化学性质,这些变化可能在微生物本身消失很久后仍然存在。

从长远来看,来自各个领域的火星研究人员都渴望进行样本返回任务。探测器可以收集可能的岩石,并将它们带回地球进行更详细的研究。

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但第一步是更好地了解地球上可能模仿科学家在火星上预期的化石。如果人类想寻找火星上过去或现在的生命,那么了解更多关于地球自身过去的居民——即使是最微小的居民——似乎是个好主意。

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