科學(xué)家設(shè)計(jì)了新的分析工具來(lái)解開(kāi)火星大氣層的神秘歷史，以及那里是否曾經(jīng)有生命存在。其研究已發(fā)表在《科學(xué)進(jìn)展》期刊上?？梢詭椭祗w生物學(xué)家了解火星上古代水的堿度、pH和氮含量，進(jìn)而了解火星古代大氣的二氧化碳組成。

今天的火星太冷了，火星表面沒(méi)有液態(tài)水，但水是我們所知孕育生命的必要條件。加州大學(xué)河濱分校杰出的生物地球化學(xué)教授蒂姆·萊昂斯(Tim Lyons)說(shuō)：

驅(qū)動(dòng)我們興趣的問(wèn)題不是今天火星上是否有生命，取而代之的是，我們會(huì)問(wèn)數(shù)十億年前火星上是否有生命，這似乎更有可能。然而，有確鑿的證據(jù)表明，火星在大約40億年前有液態(tài)水海洋。天體生物學(xué)家問(wèn)的中心問(wèn)題是：這是如何可能的？火星這顆紅色行星比地球離太陽(yáng)更遠(yuǎn)，數(shù)十億年前太陽(yáng)產(chǎn)生的熱量比今天少。加州大學(xué)河濱分校研究生克里斯·蒂諾與蘇格蘭圣安德魯斯大學(xué)講師伊娃·斯特肯共同撰寫(xiě)了這篇論文。

蒂諾表示：要讓火星變得足夠溫暖，可以容納液態(tài)地表水，火星大氣層需要大量的溫室氣體，特別是二氧化碳。由于對(duì)數(shù)十億年前的火星大氣進(jìn)行采樣，以了解其二氧化碳含量是不可能的，研究小組得出結(jié)論：地球上一個(gè)地質(zhì)和化學(xué)成分與火星表面相似的地點(diǎn)，可能提供了一些缺失的碎片，研究人員在德國(guó)南部的諾林格里斯隕石坑發(fā)現(xiàn)了它。諾林格里斯隕石坑大約在1500萬(wàn)年前被隕石擊中后形成，其特點(diǎn)是一層層的巖石和礦物質(zhì)保存得比地球上幾乎任何地方都要好。

火星2020號(hào)火星車(chē)將降落在一個(gè)結(jié)構(gòu)相似、保存完好的古代隕石坑，這兩個(gè)地方在遙遠(yuǎn)的過(guò)去都有液態(tài)水，這使得它們的化學(xué)成分具有可比性。古代火星不太可能有足夠的氧氣來(lái)容納和支持像人類(lèi)或動(dòng)物這樣的復(fù)雜生命形式。然而，如果古代火星的水既有中性pH水平，又是高度堿性的，一些微生物（如果有的話(huà)）可能已經(jīng)存活了下來(lái)。這些條件意味著大氣中有足夠的二氧化碳，可能是今天地球周?chē)趸嫉膸浊П?，從而使火星變暖，并使液態(tài)水成為可能。

pH衡量的是溶液中氫離子的濃度，而堿度則取決于幾個(gè)離子及其如何相互作用來(lái)穩(wěn)定pH。隕石坑巖石樣本的氮同位素比率可以用高pH值解釋得最好，更重要的是，古代沉積物中的礦物質(zhì)告訴我們，堿度也很高。然而，具有高堿度礦物指示劑和相對(duì)較低pH的氮同位素?cái)?shù)據(jù)表明，火星樣品在過(guò)去的大氣中需要極高水平的二氧化碳由此得出的二氧化碳估計(jì)，可能有助于解開(kāi)一個(gè)長(zhǎng)期存在的謎團(tuán)，即一顆遠(yuǎn)離早期微弱太陽(yáng)的古老火星是如何足夠溫暖的，足以容納表層海洋，或許還有生命。

如何維持如此高的水平，以及在這些水平之下可能生活著什么，仍然是重要的問(wèn)題。在這項(xiàng)研究之前，還不清楚像氮同位素這樣簡(jiǎn)單的東西是否可以用來(lái)估計(jì)火星上古老水域的pH值；pH值是計(jì)算大氣中二氧化碳的一個(gè)關(guān)鍵參數(shù)。當(dāng)NASA火星2020號(hào)火星探測(cè)車(chē)任務(wù)的樣本被帶回地球時(shí)，可以分析它們的氮同位素比率。這些數(shù)據(jù)可以證實(shí)研究小組的研究，即很久以前，非常高水平的二氧化碳使液態(tài)水成為可能，甚至可能是某種形式的微生物生命。

博科園｜研究/來(lái)自：加州大學(xué)河濱分校

參考期刊《科學(xué)進(jìn)展》

DOI: 10.1126/sciadv.aay3440

博科園｜科學(xué)、科技、科研、科普

關(guān)注【博科園】看更多大美宇宙科學(xué)