16個月之前，當“好奇號”火星車在蓋爾環(huán)形山著陸時，它的目標是：在火星上找到一處40億年前適宜生命生存的地點。它已經(jīng)做到了這一點。現(xiàn)在，一大批新發(fā)現(xiàn)正把這項任務推向一個新的方向——尋找火星古代生命的遺跡。對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物，由400多位科學家組成的“好奇號”科學團隊的帶頭人說，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》雜志網(wǎng)站上。
“我們的任務正在通過一個轉折點，”美國加州理工學院的“好奇號”項目科學家約翰·格勒青格（John Grotzinger）說，“我們開始鋪設一條通向未來的路，一條審慎探尋有機物的道路?！?/p>
“好奇號”對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)不少的某種有機物，不過目前還沒有人愿意將其歸因于古代生命。好奇號還測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物。
上一回，“好奇號”科學家報告說找到了有機物時，情況被弄得一團糟。高氯酸鹽化合物（Perchlorate）在火星上普遍存在，被加熱時是一種強大的氧化劑。由于“好奇號”上用于檢驗有機物的實驗會將巖石研磨而成的細膩粉末加熱到幾百度，任何含碳的有機化合物在被設備測定之前就應該會被氧化成二氧化碳。確實有一些分子殘存了下來，但它們似乎來自于“好奇號”在地球上打包時滲漏進“火星樣品分析儀”（SAM）的污染物。
現(xiàn)在，SAM團隊成員報告說，污染物問題已經(jīng)得到了解決。美國NASA戈達德太空飛行中心的SAM團隊成員丹尼爾·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團隊已經(jīng)得出結論——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物。在“好奇號”對來自火星地表以下的樣品進行了首次分析之后，SAM團隊得出了這樣的結論。在一處名為“黃刀灣”的地點，有一塊巖石露頭看上去像是一個古代湖泊的湖底淤泥。好奇號在這塊巖石上鉆探了5厘米。接下來，SAM團隊比對了舀自火星地表的揚塵樣品和取自鉆孔的巖石粉末樣品。揚塵已經(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。
當SAM加熱這些樣品時，湖底的樣品釋放的二氧化碳比相同數(shù)量的揚塵樣品更多，而且它們的二氧化碳在溫度更低時就出現(xiàn)了。這些現(xiàn)象暗示，加熱揚塵只是分解了自然形成的非有機含碳礦物，而湖底樣品的加熱則是在燃燒有機物。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團隊的一位成員斷言，“這是有機碳在燃燒，伙計們！”
“好奇號”團隊的格拉文說，這個結果“令人興奮”，但他和SAM團隊的其他成員在發(fā)表論文時表現(xiàn)得更加謹慎。英國倫敦帝國學院的有機地球化學家馬克·塞夫頓（Mark Sephton）也是如此，盡管他并不是“好奇號”團隊的成員。他說，這些結果“與有機碳符合得非常好”，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：“對于這些（有機）碳的起源，我們什么都確定不了?！边@是因為科學家手頭上就能找到非生物的碳來源：每年有數(shù)以噸計的有機物隨著隕石和宇宙塵埃降落到火星上。研究者估計，這些并非由生物制造、而是由太空中的化學過程形成的有機物，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，足以解釋好奇號在湖底樣品中檢測到的大約500 ppm的碳含量。
除此之外，發(fā)表在《科學》網(wǎng)站上的論文中報道的最新分析表明，蓋爾環(huán)形山附近的古代環(huán)境，對于生命來說，似乎也不是非常適宜。美國紐約州立大學石溪分校的“好奇號”團隊成員斯科特·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，在抵達這個湖泊之前，“幾乎沒有顯示出任何化學風化的證據(jù)”。這意味著，周邊幾乎沒有液態(tài)水來改變這些礦物，因此“我們應對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，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”團隊中的同事，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之間不平衡的化學能中獲取能量——通過一種被稱為“無機化能營養(yǎng)”（chemolithotrophy）的過程“食用巖石”。
按照美國羅德島大學海洋地球化學家斯蒂文·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，那里的有機碳含量可謂小巫見大巫。因此，如果火星碳確實是有機碳，現(xiàn)在最靠譜的猜測就無外乎以下兩種：要么就是“好奇號”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。
最近的另一項結果，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嚴重阻礙：宇宙線能夠穿透巖石達1米左右，遠遠超出了“好奇號”鉆頭能夠達到的深度；經(jīng)過數(shù)百萬年的照射，任何有機物都會被這樣的宇宙線摧毀。
在一篇論文中，美國加州理工學院的肯尼思·法利（Kenneth Farley）及其同事，演示了一個絕妙的辦法。他們提出了一種方法，能夠辨認出至少在幾米深的保護性巖石下埋藏了億萬年、直到最近才因為風蝕暴露于地表的巖石。他們利用SAM的質譜儀，測量了氦、氖和氬的同位素，這些都是宇宙線穿透巖石時產(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間就越近。利用這種技術，他們證明，好奇號鉆探的那塊有著40億年歷史的湖床巖石，是在距今3000萬到1.1億年前，被風從厚達2米的上層巖石中吹蝕出來的。理想的鉆探地點，應該是暴露于地表僅幾千萬年的地點，但這是一個好的開始。
格勒青格說：“它給我們提供了一個理性的方式，來尋找火星上的有機物。”所以，下一次，“好奇號”的操控者會尋找最近的風蝕痕跡，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間夠不夠近。
或許，那里就將是火星遠古生命的遺跡終于現(xiàn)身之處。
