美国宇航局的实验表明需要深入挖掘火星上存在生命的证据

美国宇航局的好奇号火星探测器在一个以 19 世纪英国古生物学家命名的地点拍摄了这张自拍照。 好奇号在离开格伦托里登地区的途中在该地点捕获了三个钻孔岩石样本,科学家们认为,如果存在的话,古代条件将有利于维持生命。 图片来源:NASA/JPL-Caltech/MSSS

根据美国宇航局的一项新实验室实验,漫游者可能必须在火星表面下挖掘约 6.6 英尺(2 米)或更深的地方才能找到古代生命的迹象,因为来自太空的电离辐射会相对较快地降解氨基酸等小分子。

氨基酸可以由生命和非生物化学产生。 然而,在火星上发现某些氨基酸将被认为是古代火星生命的潜在迹象,因为它们被陆地生命广泛用作构建蛋白质的成分。 蛋白质对生命至关重要,因为它们被用来制造加速或调节化学反应的酶,以及制造结构。

位于马里兰州格林贝尔特的美国宇航局戈达德太空飞行中心的亚历山大·巴甫洛夫说:“我们的研究结果表明,火星表面岩石和风化层中的宇宙射线破坏氨基酸的速度比以前想象的要快得多。” “目前的火星探测器任务钻到大约 2 英寸(约 5 厘米)。在那个深度,完全破坏氨基酸只需要 2000 万年。添加高氯酸盐和水会进一步增加氨基酸破坏的速度。 ” 2000 万年是一个相对较短的时间,因为科学家们正在寻找火星表面上存在古代生命的证据,这些生命在数十亿年前火星更像地球时就已经存在。

这三部电影是由美国宇航局的好奇号火星探测器制作的:1) 美国宇航局的好奇号火星探测器在 2022 年 3 月 18 日,即第 3,418 个火星日,或 sol , 的使命。 2) 在一部 8 帧电影中,可以看到云飘过火星天空,该电影使用美国宇航局好奇号探测器上的导航摄像机拍摄的图像。 3) 第二个 8 帧电影,使用相同的导航相机拍摄。 图片来源:NASA/JPL-Caltech/约克大学

这一结果为仅限于浅层采样的任务提出了一种新的搜索策略。 6 月 24 日发表在《天体生物学》上的一篇关于这项研究的论文的主要作者巴甫洛夫说:“浅层钻探采样任务必须寻找最近暴露的露头——例如,年龄小于 1000 万年的近期微型陨石坑或从这些陨石坑喷出的物质。”

宇宙射线是由太阳和深空的强大事件(例如太阳耀斑和爆炸的恒星)产生的高能粒子(主要是质子和氦离子)。 当有机分子穿透几码(米)进入固体岩石时,它们可以降解或破坏有机分子,电离并破坏其路径上的一切。

地球厚厚的大气层和全球磁场保护地表免受大多数宇宙射线的影响。 火星年轻时也有这些特征,但随着年龄的增长失去了这种保护。 然而,有证据表明,数十亿年前,较厚的大气层使液态水能够在这颗红色星球的表面持续存在。 由于液态水对生命至关重要,科学家们想知道火星上是否出现了生命,并通过检查火星岩石中的氨基酸等有机分子来寻找古代火星生命的证据。

该团队在二氧化硅、水合二氧化硅或二氧化硅和高氯酸盐中混合了几种类型的氨基酸,以模拟火星土壤中的条件,并在真空条件下将样品密封在试管中,以模拟稀薄的火星空气。 一些样本保持在室温下,大约是火星表面有史以来最热的温度,而另一些样本则被冷却到更典型的负 67 华氏度(负 55 摄氏度)。 这些样本用不同水平的伽马辐射(一种高能光)进行爆破,以模拟宇宙射线剂量,最高可达火星表面岩石中约 8000 万年的暴露量。

该实验是第一个将氨基酸与模拟火星土壤混合的实验。 以前的实验在纯氨基酸样本上测试了伽马辐射,但在一块 10 亿年前的岩石中发现一大群单一氨基酸的可能性很小。

“我们的工作是第一项综合研究,其中在各种与火星相关的因素(温度、水含量、高氯酸盐丰度)下研究了多种氨基酸的破坏(辐射分解),并比较了辐射分解的速率,”说巴甫洛夫。 “事实证明,添加硅酸盐,特别是含有高氯酸盐的硅酸盐会大大增加氨基酸的破坏率。”

虽然尚未在火星上发现氨基酸,但它们已在陨石中发现,其中包括来自火星的陨石。 “我们确实在戈达德的天体生物学分析实验室的南极火星陨石 RBT 04262 中发现了几种直链氨基酸,我们认为它们起源于火星(不是来自陆地生物学的污染),尽管这些氨基酸在 RBT 04262 中的形成机制仍然不清楚,”美国宇航局戈达德论文的合著者丹尼格拉文说。 “由于来自火星的陨石通常从至少 3.3 英尺(一米)或更深的深度喷射出来,因此 RBT 04262 中的氨基酸可能受到宇宙辐射的保护。”

美国宇航局的好奇号和毅力号火星车在火星上发现了有机物质; 然而,它不是生命的决定性标志,因为它可能是由非生物化学创造的。 此外,实验结果表明,这些漫游车观测到的有机材料很可能随着时间的推移被辐射改变,因此与形成时不同。