“好奇”号在火星黄刀湾的岩石中向下钻探了5厘米。图片来源：NASA
16个月前，“好奇”号火星车在盖尔陨坑着陆，那时它的目标是在火星上寻找40亿年前适合居住的地方。该任务已经完成，而现在大量新发现将其使命指向了新的方向：寻找古生命的痕迹。拥有400名成员的强大的“好奇”号科学团队的负责人称，近日在线发表于《科学》杂志的其最近发现，正在逐步缩小寻找“分子化石”的方式和地点范围，分子化石是可能来自于火星古生物的有机物质。
“我们的使命是转变方向。”美国帕萨迪纳市加州理工学院、“好奇”号项目科学家John Grotzinger称，“我们开始绘制一个前进的路线，来谨慎地探索有机物质。”
“好奇”号对一个消逝已久的湖床进行分析发现，火星上大量存在某种有机物质，尽管还没有人将其归属于古生物。“好奇”号已经发现火星表面岩石如何因侵蚀而暴露，使这些有机物质在最近才暴露于肆虐的宇宙射线中。因此，新发现向科学家展示了寻找有机物质的最大机遇，为更加系统性地搜寻分子化石开辟了道路。
上一次“好奇”号科学家报告有机物质的寻找结果时，情况有些混乱。高氯酸盐化合物在加热时是强大的氧化剂，它在火星上无处不在。由于“好奇”号的登陆测试包括将粉末状岩石加热至几百度，任何有机碳化合物都会被氧化为二氧化碳。只有少数分子会存活下来，不过它们似乎是来自于渗漏到“好奇”号火星样本分析（SAM）工具包中的污染物。
现在，SAM团队报告称，他们解决了污染情况。污染“并不能解释所有问题”，NASA戈达德太空飞行中心的SAM团队成员Daniel Glavin说，通过分析空的样本容器、使用不同数量的样本，并在分析之前冲洗样本，结果显示，污染只能解释以二氧化碳形式出现的碳元素的1%到3%。
剩下97%的碳元素很有可能来自火星有机物质。在“好奇”号首次观测火星表面时，SAM团队就得出了这个结论。在一个被称为黄刀湾的地方，露出地面的岩层似乎是一个古老湖泊的底部泥层，取样之后，团队将火星表面的风沙尘埃样本与岩石粉末样本进行对比。尘埃样本在数百年的时间里都暴露于能损害有机物的太阳紫外线、宇宙射线和可激发辐射的高氯酸盐下。而湖床则一直因岩石的保护被屏蔽。
当SAM加热样本时，湖床样本比等量的尘埃样本释放出更多的二氧化碳，且前者的二氧化碳是在较低的温度下产生的。这些观测结果表明，加热尘埃只能分解自然产生的无机碳酸盐矿物，但是加热湖床样本则使有机物质发生了反应。最有说服力的是，当湖床样本的二氧化碳出现时，高氯酸盐产生的氧气水平下降。看到这些数据后，一位SAM团队成员说道：“伙计们，这是有机碳的燃烧。”
Glavin表示，这些结果是“令人兴奋的”，不过他和SAM的其他成员在书面报告中十分谨慎。并未参与该团队的英国帝国理工学院有机地质化学家Mark Sephton也这样认为。他说，结果“非常符合有机碳的特性”，但是尚不明确。
Glavin也承认：“我们并不清楚这种有机碳的来源。”这是由于一种非生物来源近在咫尺：每年在火星陨石和宇宙尘埃中，都会有很多有机物质掉落到火星上。研究人员估计，这些有机化合物并不是由生物产生的，而是来自于太空中的化学过程，这会为火星表面提供10ppm（百万分之一）到几百ppm的碳，并足以解释“好奇”号在湖床样本中探测到的约500ppm的碳。
另外，近日发表的新分析表明，盖尔陨坑附近的古老环境似乎并不宜居。团队成员之一、纽约州立大学石溪分校的Scott McLennan称，由周围高地冲向陨坑的湖床沉积物为化学风化作用提供了“非常少的证据”。这表明周围几乎没有液态水在改变矿物质，因此“这曾经是非常干旱或寒冷的环境”，McLennan说。该区域应该和干旱恶劣的智利阿塔卡玛沙漠相似，那里只有在罕见的暴雨洪灾时才会流水。
泥泞的湖底也许曾经更适宜居住。在论文中，Grotzinger和同事将底部的泥描述为“惊人地类似地球的宜居环境”。但是为了在这样的泥土中生存，任何微生物都需要从沉积层矿物质的化学失衡中获取能量，这种“食用岩石”的过程被称为无机化能营养。
据罗得岛大学海洋地质化学家Steven D’Hondt称，在地球上，“完全有说服力的”无机化能营养只存在于南非金矿的千米深的岩石中，而且相比火星上500ppm的碳含量，那里的有机碳水平很低。因此如果火星上的碳的确是有机的，目前的最佳猜测是，“好奇”号偶然发现了一片意想不到的绿洲遗迹，或者大部分的碳来自陨石。
另一个最近的结果也许会使火星碳的寻找变得容易些，并最终解决它的起源问题。目前，碳寻找任务面临一个严重的障碍：宇宙射线穿透岩石下一米左右，这远远超过“好奇”号钻探的深度，经过数百万年可以彻底摧毁任何有机物质。
A Habitable Fluvio-Lacustrine Environment at Yellowknife Bay, Gale Crater, Mars 在一篇论文中，加州理工学院的Kenneth Farley和同事提供了一个“优雅”的解决方案。他们使用SAM的质谱仪，测量了宇宙射线在穿过岩石时产生的氦、氖和氩的同位素。找到的同位素越少，说明岩石暴露于表面的日期越近。他们使用该技术，发现“好奇”号钻探的40亿年前的湖床岩石在1.1亿年前到3000万年前开始暴露。理想的钻探地点中的岩石受侵蚀时间应该再迟几千万年，不过一切才刚刚开始。“这给了我们一个合理的方式寻找火星上的有机物。”Grotzinger说。（来源：中国科学报 张冬冬）
