美国国家航空航天局的好奇号探测器探测到火星上发现的最大有机分子

（神秘的地球uux.cn）据美国国家航空航天局（Lonnie Shekhtman）：研究人员分析了美国国家航空航天局好奇号火星车上的粉碎岩石，发现了迄今为止这颗红色星球上最大的有机化合物。周一发表在《美国国家科学院院刊》上的这一发现表明，火星上的益生元化学可能比以前观察到的更进一步。

科学家在火星好奇号（SAM）小型实验室的样品分析中探测了现有的岩石样品，发现了分子癸烷、十一烷和十二烷。这些化合物分别由10、11和12个碳组成，被认为是样品中保存的脂肪酸片段。脂肪酸是地球上构成生命的有机分子之一。

生物产生脂肪酸以帮助形成细胞膜并执行各种其他功能。但脂肪酸也可以在没有生命的情况下通过各种地质过程引发的化学反应制造，包括水与热液喷口中矿物质的相互作用。

虽然无法确认所鉴定分子的来源，但出于几个原因，找到它们对好奇号的科学团队来说是令人兴奋的。

好奇号科学家此前在火星上发现了小而简单的有机分子，但发现这些较大的化合物提供了第一个证据，表明有机化学向火星上生命起源所需的复杂性发展。

此图显示了长链有机分子癸烷、十一烷和十二烷。这些是迄今为止在火星上发现的最大的有机分子。它们是在一个名为“坎伯兰”的钻孔岩石样本中检测到的，该样本由美国国家航空航天局好奇号火星车内部的火星实验室的样本分析进行分析。自2012年以来，火星车一直在探索盖尔陨石坑，其自拍照在图像的右侧。坎伯兰钻孔的图像在分子链的背景中隐约可见。在此处下载图形：https://svs.gsfc.nasa.gov/14808/#media_group_377732，图像：uux.cn美国国家航空航天局/丹·加拉格尔

这项新研究还增加了只有在生命存在的情况下才能制造的大型有机分子（称为“生物特征”）在火星上得以保存的可能性，从而缓解了人们对这些化合物在数千万年的强辐射和氧化后被破坏的担忧。

科学家们说，这一发现预示着将样本从火星带到地球，用这里最先进的仪器进行分析的计划。

“我们的研究证明，即使在今天，通过分析火星样本，我们也可以检测到过去生命的化学特征，如果它曾经存在于火星上的话，”法国盖扬古大气和空间观测实验室法国国家科学研究中心的主要研究作者兼研究科学家Caroline Freissinet说

2015年，Freissinet共同领导了一个团队，该团队首次在用于当前研究的同一样本中最终鉴定出火星有机分子。绰号“坎伯兰”的样本已经使用SAM使用不同的技术进行了多次分析。

美国国家航空航天局的好奇号火星车在火星工作的第279个火星日（2013年5月19日）钻入了这个岩石目标“坎伯兰”，并从岩石内部收集了粉末状物质样本。好奇号使用火星车手臂上的火星手持镜头成像仪相机，在钻孔的同一土壤上拍摄了坎伯兰的这个洞。孔的直径约为0.6英寸。这个洞的深度约为2.6英寸。图像：uux.cn美国国家航空航天局/加州理工学院喷气推进实验室/MSS

好奇号于2013年5月在火星盖尔陨石坑的一个名为“耶洛奈夫湾”的地区钻探了坎伯兰样本。科学家们对耶洛奈夫湾非常感兴趣，它看起来像一个古老的湖床，他们将火星车送到那里，然后朝着相反的方向前往其主要目的地夏普山，夏普山从陨石坑底部升起。

绕道而行是值得的：坎伯兰被证明充满了盖尔陨石坑37亿年过去的诱人化学线索。科学家此前发现，该样本富含在水中形成的粘土矿物。它含有丰富的硫，有助于保护有机分子。坎伯兰还拥有大量的硝酸盐，这些硝酸盐在地球上对动植物的健康至关重要，而甲烷是由地球上与生物过程相关的一种碳制成的。

也许最重要的是，科学家们确定耶洛奈夫湾确实是一个古老湖泊的所在地，提供了一个可以集中有机分子并将其保存在称为泥岩的细粒沉积岩中的环境。

“有证据表明，液态水在盖尔陨石坑中存在了数百万年，甚至可能更长时间，这意味着在火星上的这些陨石坑湖环境中有足够的时间发生生命形成化学反应，”马里兰州格林贝尔特美国国家航空航天局戈达德太空飞行中心负责样本返回的高级科学家、该研究的合著者Daniel Glavin说。

最近发现的有机化合物是一项无关实验的副作用，该实验旨在探测坎伯兰郡的氨基酸迹象，而氨基酸是蛋白质的组成部分。在SAM的烤箱中加热样品两次，然后测量释放的分子质量后，研究小组没有发现氨基酸的证据。但他们注意到，样品释放出少量的癸烷、十一烷和十二烷。

因为这些化合物可能在加热过程中从较大的分子中断裂出来，科学家们反向研究，找出它们可能来自什么结构。他们假设这些分子分别是脂肪酸十一烷酸、十二烷酸和十三烷酸的残留物。

科学家们在实验室中测试了他们的预测，将十一酸混合到类似火星的粘土中，并进行了类似SAM的实验。加热后，十一酸释放出癸烷，正如预测的那样。然后，研究人员引用了其他科学家已经发表的实验，表明十一烷可能是从十二烷酸和十三烷酸中分离出来的。

作者在他们的研究中发现了另一个有趣的细节，即构成样品中假定脂肪酸的碳原子数。每种脂肪酸的骨架都是由11至13个碳原子组成的长直链，具体取决于分子。值得注意的是，非生物过程通常会产生碳含量少于12的较短脂肪酸。

科学家们说，坎伯兰样本可能含有较长链的脂肪酸，但SAM并没有针对检测较长链进行优化。

科学家们表示，最终，他们从可以发送到火星的分子探测仪器中推断出的结果是有限的。Glavin说：“我们准备迈出下一大步，将火星样本带回我们的实验室，以解决关于火星上生命的争论。”。

这项研究是由美国国家航空航天局的火星探索计划资助的。好奇号的火星科学实验室任务由位于南加州的美国国家航空航天局喷气推进实验室领导；喷气推进实验室由加州理工学院为美国国家航空航天局管理。SAM（火星样本分析）是在马里兰州格林贝尔特的美国国家航空航天局戈达德太空飞行中心建造和测试的。法国国家空间研究中心（CNES）资助并提供了SAM上的气相色谱仪子系统。Charles Malespin是SAM的首席研究员。

作者：朗尼·谢克曼

美国国家航空航天局戈达德太空飞行中心，马里兰州格林贝尔特。