NASA能否找到火星生命的線索？

2019-07-14 10:43 作者:博科園 0人讀過 | 我要投稿

2020年美國宇航局和歐洲-俄羅斯的任務(wù)將尋找火星上過去生命存在的證據(jù)。然而，盡管火星上主要是火山和火成巖，但幾乎整個(gè)地球化石記錄都來自沉積巖。

為了解決地球科學(xué)前沿的這個(gè)問題，瑞典科學(xué)家已經(jīng)開始收集證據(jù)，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(dǎo)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M(jìn)agnus Ivarsson博士說：我們提出了一個(gè)‘火山微化石地圖集’。以幫助為尋找外星生命證據(jù)的任務(wù)選擇目標(biāo)地點(diǎn)，比如NASA的火星任務(wù)2020和ExoMars。通過識別與不同類型微生物化石相關(guān)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。

地球的深層生物圈

Ivarsson和同事們研究深埋在巖石和時(shí)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(dá)35億年。地球上的大多數(shù)微生物被認(rèn)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(xiàng)目）這個(gè)隱藏的生物圈。

由鐵氧化細(xì)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(gè)從未見過陽光的海洋世界里，細(xì)菌、真菌和其他微生物已經(jīng)適應(yīng)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(fù)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。

火山微化石地圖集

至關(guān)重要的是，地球的海洋地殼在地球化學(xué)上與主宰火星地貌的火山巖非常相似。目標(biāo)是能夠使用海洋地殼微化石記錄作為一個(gè)模型系統(tǒng)來指導(dǎo)火星探索。對現(xiàn)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(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，需要收集更多關(guān)于微化石外觀和位置的數(shù)據(jù)，還有它們的化學(xué)成分。這些化石往往保存了巨大的形態(tài)學(xué)細(xì)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(jié)構(gòu)和殘留原核細(xì)胞樣結(jié)構(gòu)之間的真菌菌絲。圖片：Dr. Magnus Ivarsson

例如，可以通過孢子、子實(shí)體、菌絲和其他生長狀態(tài)的出現(xiàn)來區(qū)分真菌的大類，或者通過細(xì)菌，通過花椰菜狀結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)來區(qū)分真菌。但對微化石中的脂質(zhì)和碳同位素進(jìn)行分析，將有可能根據(jù)它們的新陳代謝來區(qū)分更精確的類群。總的來說，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(xué)條件最有利于化石化。

火星上的化石記錄

因此，考慮到火星任務(wù)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(yīng)該作為返回地球的目標(biāo)。NASA“火星2020”和ExoMars任務(wù)都能夠探測到更大的火山巖化石結(jié)構(gòu)，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(xì)胞樣結(jié)構(gòu)進(jìn)行三維重建，形成一個(gè)“棒狀網(wǎng)”。菌絲體的一部分已經(jīng)在化學(xué)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(jī)有更大的機(jī)會識別火星上的小特征和單個(gè)菌絲。然而美國宇航局的任務(wù)有可能收集樣本，以供日后在地球上進(jìn)行研究，因此其15微米/px照相機(jī)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(bǔ)的策略增加了探測火星上過去生命存在證據(jù)的總體機(jī)會，如果存在的話。