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翻譯：張瀚之
校對(duì)：牧夫校對(duì)組
編排：張瑩
后臺(tái)：朱宸宇
https://www.jpl.nasa.gov/news/nasas-curiosity-rover-detects-largest-organic-molecules-found-on-mars/
這張圖展示了長(zhǎng)鏈有機(jī)分子癸烷、十一烷和十二烷。這些是人類迄今為止在火星上發(fā)現(xiàn)的最大有機(jī)分子。NASA的好奇號(hào)在一塊名為“Cumberland”的鉆取巖石樣本中檢測(cè)到了他們，然后探測(cè)器內(nèi)部的火星樣品分析儀（SAM）在火星上就進(jìn)行了分析。自2012年以來，好奇號(hào)一直在蓋爾隕坑進(jìn)行探測(cè)。圖中右側(cè)是好奇號(hào)的自拍照，背景中隱約可見Cumberland鉆孔的影像。
圖片來源：NASA/Dan Gallagher
近期，好奇號(hào)的火星樣品分析儀（SAM）在一塊粉碎的巖石樣本中發(fā)現(xiàn)了迄今為止在火星上最大的有機(jī)化合物。這一發(fā)現(xiàn)于周一發(fā)表在《美國(guó)國(guó)家科學(xué)院院刊》（PNAS）上。這一發(fā)現(xiàn)意味著，火星上的生化反應(yīng)可能比我們之前觀察到的更加深入，更加復(fù)雜...
好奇號(hào)的SAM實(shí)驗(yàn)室中檢測(cè)出了癸烷、十一烷和十二烷。這些分子分別由10、11和12個(gè)碳原子組成，科學(xué)家們推測(cè)它們是脂肪酸的碎片。在地球上，脂肪酸是一類生命化學(xué)的基本組成部分。
好奇號(hào)在2013年5月19日，也就是探測(cè)器在火星的第279個(gè)火星日（Sol 279），在名為“Cumberland”的巖石目標(biāo)上鉆取了這個(gè)樣本，并從巖石內(nèi)部收集了粉狀物質(zhì)。好奇號(hào)使用火星手持透鏡成像儀（MAHLI）拍攝了Cumberland鉆孔的動(dòng)圖。
圖片來源: NASA/JPL-Caltech/MSSS
在地球上，生物體通過合成脂肪酸來形成細(xì)胞膜并執(zhí)行其他生物功能。然而，脂肪酸也可以通過非生物過程形成，例如在海底熱液噴口中，水與礦物質(zhì)相互作用所引發(fā)的化學(xué)反應(yīng)。
雖然目前無法確認(rèn)這些檢測(cè)到的分子來源于生命活動(dòng)，但對(duì)于好奇號(hào)的科學(xué)團(tuán)隊(duì)而言，僅僅發(fā)現(xiàn)這些分子就足夠令人興奮。
其實(shí)在這個(gè)發(fā)現(xiàn)之前，好奇號(hào)曾在火星上檢測(cè)到小型、簡(jiǎn)單的有機(jī)分子。而此次檢測(cè)到更大的分子，首次提供了火星上的有機(jī)化學(xué)向生命起源所需的復(fù)雜性方向發(fā)展的證據(jù)。
這項(xiàng)研究還增加了在火星上保存大型有機(jī)分子的可能性。因?yàn)檫@些分子可能是生命存在的化學(xué)標(biāo)志物，科學(xué)家們一直都很擔(dān)心它們可能在數(shù)千萬年的輻射和氧化環(huán)境中早就被破壞光了。
科學(xué)家們認(rèn)為，這一發(fā)現(xiàn)為將火星樣本帶回地球以便使用最先進(jìn)的實(shí)驗(yàn)儀器進(jìn)行分析提供了希望。
“我們的研究證明，即使是今天開始，通過分析火星樣本，我們也有可能檢測(cè)到火星過去生命的化學(xué)標(biāo)志物，”該研究的主要作者、法國(guó)國(guó)家科學(xué)研究中心大氣觀測(cè)與空間實(shí)驗(yàn)室的研究員卡羅琳·弗雷西內(nèi)特說道。
2015年，弗雷西內(nèi)特曾共同領(lǐng)導(dǎo)的研究團(tuán)隊(duì)首次在同一Cumberland樣本中明確檢測(cè)到了火星有機(jī)分子。這個(gè)樣本在不同時(shí)間和不同技術(shù)的分析中多次提供了重要信息。
好奇號(hào)在2013年5月于蓋爾隕坑的Yellowknife Bay區(qū)域鉆取了Cumberland樣本。不過這可不是計(jì)劃之中的。好奇號(hào)原本打算前往主要目標(biāo)—，隕坑中央的夏普山（Mount Sharp），但Yellowknife Bay因其可能是古老湖床的地貌特征吸引了科學(xué)家們。
不過這次轉(zhuǎn)移目標(biāo)的決定是值得的：Cumberland樣本中富含黏土礦物，這種礦物通常在水中形成。此外，樣本中還含有大量的硫元素，有助于保存有機(jī)分子?？茖W(xué)家們還檢測(cè)到豐富的硝酸鹽，也就是維持植物和動(dòng)物健康的關(guān)鍵分子。此外，還檢測(cè)到了甲烷，而甲烷也與生物過程密切相關(guān)。
更為重要的是，科學(xué)家們確定Yellowknife Bay確實(shí)是一個(gè)古代湖泊的遺址，這種湖泊環(huán)境非?？赡苡写鎯?chǔ)著最后的有機(jī)分子痕跡。
“有證據(jù)表明，蓋爾隕坑中的液態(tài)水存在了數(shù)百萬年，甚至可能更久，這意味著這些湖泊環(huán)境中有足夠的時(shí)間發(fā)生生命形成的化學(xué)反應(yīng)，”NASA戈達(dá)德太空飛行中心的資深科學(xué)家丹尼爾·格拉文說道。
這次的有機(jī)化合物是在科學(xué)家們進(jìn)行一次獨(dú)立實(shí)驗(yàn)時(shí)的意外發(fā)現(xiàn)的。原本的實(shí)驗(yàn)其實(shí)是想在Cumberland樣本中找氨基酸，也就是組成蛋白質(zhì)的基本部分。
研究團(tuán)隊(duì)在SAM的爐子中兩次加熱樣本，然后測(cè)量了釋放的分子質(zhì)量。盡管沒有檢測(cè)到氨基酸的痕跡，但他們注意到樣本釋放出了少量的癸烷、十一烷和十二烷。
由于這些分子可能在加熱過程中從更大的分子中斷裂而成，科學(xué)家們通過逆向推理嘗試推測(cè)它們的原始結(jié)構(gòu)。他們推斷這些分子可能是十一烷酸、十二烷酸和十三烷酸的殘留物。
為了驗(yàn)證這一推測(cè)，研究團(tuán)隊(duì)在實(shí)驗(yàn)室中將十一烷酸與類似火星的黏土混合，并模擬SAM進(jìn)行加熱。結(jié)果顯示，十一烷酸確實(shí)釋放出癸烷。研究人員還參考了其他科學(xué)家的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，進(jìn)一步表明十一烷可能來自十二烷酸，而十二烷可能源自十三烷酸。 研究人員還注意到，Cumberland樣本中的脂肪酸碳鏈長(zhǎng)度通常為11到13個(gè)碳原子。而在地球上，非生物過程通常生成較短的脂肪酸，即少于12個(gè)碳原子的脂肪酸。
科學(xué)家們表示，Cumberland樣本中可能存在更長(zhǎng)碳鏈的脂肪酸，但SAM并不擅長(zhǎng)檢測(cè)這些長(zhǎng)鏈分子。
目前在火星上進(jìn)行的分子探測(cè)實(shí)驗(yàn)存在一定的局限性。通過將火星樣本帶回地球并使用最先進(jìn)的實(shí)驗(yàn)室設(shè)備進(jìn)行分析，或許可以最終揭示火星上是否存在生命的謎題。
“我們已經(jīng)準(zhǔn)備好邁出下一步，將火星樣本帶回地球?qū)嶒?yàn)室，以徹底解決火星生命的爭(zhēng)議，”格拉文總結(jié)道。
責(zé)任編輯：郭皓存
牧夫新媒體編輯部
『天文濕刻』 牧夫出品
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