2020年美國宇航局和歐洲-俄羅斯的任務將尋找火星上過去生命存在的證據。然而，盡管火星上主要是火山和火成巖，但幾乎整個地球化石記錄都來自沉積巖。為了解決地球科學前沿的這個問題，瑞典科學家已經開始收集證據，證明微生物化石存在于地球上尚未被充分勘探的火成巖環(huán)境中，以幫助指導在哪里尋找火星化石記錄，以及尋找什么。
本研究的主要作者Magnus Ivarsson博士說：我們提出了一個‘火山微化石地圖集’。以幫助為尋找外星生命證據的任務選擇目標地點，比如NASA的火星任務2020和ExoMars。通過識別與不同類型微生物化石相關的生物特征，該圖譜還可以幫助我們識別火星微化石可能的樣子。
Ivarsson和同事們研究深埋在巖石和時間深處的生命：神秘微生物的化石殘骸，這些微生物在最深的海底下一公里的深處生活了長達35億年。地球上的大多數微生物被認為存在于海洋和大陸地殼的深層生物圈中。然而，我們剛剛開始探索（通過深層鉆探項目）這個隱藏的生物圈。
由鐵氧化細菌形成的“花椰菜狀”微疊層石與真菌菌絲體化石的ESEM圖像，來自太平洋科科海山。圖片：Dr. Magnus Ivarsson
在一個從未見過陽光的海洋世界里，細菌、真菌和其他微生物已經適應了以它們周圍的火成巖為食，甚至以它們彼此為食。它們通過微裂縫和孔洞傳播，形成復雜而廣泛的群落。一旦死亡，微生物群落就會在其巖石家園的墻上變成化石。這些微化石可以提供火山巖中微生物生命的歷史。
至關重要的是，地球的海洋地殼在地球化學上與主宰火星地貌的火山巖非常相似。目標是能夠使用海洋地殼微化石記錄作為一個模型系統(tǒng)來指導火星探索。對現有知識的回顧是重要的第一步，但需要對深層生命有更全面的了解，以表明我們在何處、在尋找什么。為了實現這一目標，需要收集更多關于微化石外觀和位置的數據，還有它們的化學成分。這些化石往往保存了巨大的形態(tài)學細節(jié)。
基于同步x射線斷層掃描(srxtm)的三維重建，與上圖相同。真菌菌絲具有微疊層結構和殘留原核細胞樣結構之間的真菌菌絲。圖片：Dr. Magnus Ivarsson
例如，可以通過孢子、子實體、菌絲和其他生長狀態(tài)的出現來區(qū)分真菌的大類，或者通過細菌，通過花椰菜狀結構的存在、作為層壓片保存下來的幾代生物膜以及其他特有的群落結構來區(qū)分真菌。但對微化石中的脂質和碳同位素進行分析，將有可能根據它們的新陳代謝來區(qū)分更精確的類群?？偟膩碚f，這些信息將有助于確定哪種微生物最有可能在火星上保存下來，以及哪種地球化學條件最有利于化石化。
因此，考慮到火星任務的有效載荷有限，微化石地圖集也將有助于確定哪些樣本應該作為返回地球的目標。NASA“火星2020”和ExoMars任務都能夠探測到更大的火山巖化石結構，比如mm大小的礦化真菌菌絲體，或者更大的開放囊泡中的微疊層石。
同步x射線斷層掃描(srxtm)對真菌菌絲化石和菌絲之間的原核細胞樣結構進行三維重建，形成一個“棒狀網”。菌絲體的一部分已經在化學上鉆入方解石晶體(見下方)。圖片：Dr. Magnus Ivarsson
ExoMars的8微米/像素照相機有更大的機會識別火星上的小特征和單個菌絲。然而美國宇航局的任務有可能收集樣本，以供日后在地球上進行研究，因此其15微米/px照相機可能足以選擇樣本，具有很高的生物簽名的可能性。這些互補的策略增加了探測火星上過去生命存在證據的總體機會，如果存在的話。
博科園｜研究/來自：Frontiers
參考期刊《Frontiers in Earth Science》
DOI: 10.3389/feart.2019.00091
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