火星可能曾有過(guò)生命

1、火星可能曾有過(guò)生命2014年12月1日，國(guó)際著名學(xué)術(shù)期刊隕石學(xué)與行星科學(xué)刊登了中國(guó)科學(xué)院地質(zhì)與 地球物理研究所林楊挺研究員領(lǐng)導(dǎo)的研究團(tuán)隊(duì)（包括中國(guó)科學(xué)家研究團(tuán)組，德國(guó)拜羅伊德大 學(xué)A. El Goresy教授，瑞士洛桑聯(lián)邦理工學(xué)院Phillipe Gillet教授，日本東北大學(xué)Eiji Ohtani教授、Masaaki Miyahara博士和Shi Ozawa博士）的最新研究成果，對(duì)火星可能曾 有過(guò)生命給出了迄今為止最令人鼓舞的科學(xué)論據(jù)。中國(guó)科學(xué)家的成果令人鼓舞在中國(guó)科學(xué)院的資助下，自2012年4月至2013年12月，林楊挺研究團(tuán)隊(duì)利用中國(guó)科 學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所的激光拉曼譜儀和納米離子探

2、針，對(duì)2011年降落在摩洛哥沙漠 的提森特（Tissint）火星隕石（圖1），開展了系統(tǒng)的精細(xì)分析測(cè)試與研究，發(fā)現(xiàn)了火星 隕石中的碳顆粒，并證明這些碳是來(lái)自火星的有機(jī)質(zhì)，進(jìn)而測(cè)定出它們具有典型生物成因特 征的富輕的碳同位素組成。Naw質(zhì)乩做日切利日gdixAdiiflii 的DviiaElI BrmwnkxMarc Cxlicc爵略 CJlSbnl制悶琳卜喝Im FtamcM?-hiuic F5 * Vciiiorits * Natural Satiilliic? * Pliincia , TcktttvfiOrigin smd Hi 的 ry of I be Sol nr Sylrin國(guó)際著

3、名學(xué)術(shù)期刊隕石學(xué)與行星科學(xué)2014年第12期封面刊發(fā)了 Tissint火星隕石 照片林楊挺研究團(tuán)隊(duì)早在2013年3月在美國(guó)休斯敦召開的“月球與行星科學(xué)討論會(huì)”上， 報(bào)道了在提森特火星隕石中發(fā)現(xiàn)了具有生物成因特征的碳顆粒，表明火星可能曾有過(guò)生命的 初步成果。2014年12月1日，林楊挺為第一作者與其研究團(tuán)隊(duì)在隕石學(xué)與行星科學(xué)正 式發(fā)表這一重要論文的同時(shí)，研究團(tuán)隊(duì)中的瑞士洛桑聯(lián)邦理工學(xué)院(EPFL)和德國(guó)拜羅伊德 大學(xué)(Bayreuth University)分別組織了新聞發(fā)布會(huì)，向國(guó)際媒體報(bào)導(dǎo)了這一發(fā)現(xiàn)，引起 了國(guó)際學(xué)術(shù)界的巨大反響。國(guó)內(nèi)大量的媒體對(duì)國(guó)外的新聞進(jìn)行了轉(zhuǎn)載性報(bào)導(dǎo)，中國(guó)科學(xué)家作 出的

4、突破性成果令人鼓舞。尋找地外生命是終極目標(biāo)尋找地外生命是人類開展太陽(yáng)系探測(cè)的根本出發(fā)點(diǎn)。如果找到地外生命，那將是科學(xué) 史上的最重大發(fā)現(xiàn)之一?；鹦鞘浅厍蛑猓徽J(rèn)為最有可能孕育和存在生命的另一個(gè)行星， 因而也是火星探測(cè)最激動(dòng)人心的科學(xué)目標(biāo)。從1976年“海盜號(hào)”著陸火星開始，盡管“海 盜號(hào)”開展的生物科學(xué)實(shí)驗(yàn)沒有獲得存在生命的確鑿證據(jù)。但是近二十年來(lái)，以美國(guó)為主的 火星探測(cè)，利用高分辨成像、光譜、質(zhì)譜、雷達(dá)、中子分析等多方面的探測(cè)手段，獲得了河 流侵蝕地貌、古湖泊河流沉積物、水成礦物、極地冰蓋、大氣中水蒸氣組分等一系列證據(jù)， 都反映了火星早期曾經(jīng)存在表面水體。這些發(fā)現(xiàn)暗示了火星過(guò)去或現(xiàn)在存在適

5、宜生命繁衍的 環(huán)境特征。2004年歐洲發(fā)射的“火星快車”在火星大氣中檢測(cè)到30ppb低濃度的甲烷氣體， 更激發(fā)了科學(xué)界探索火星的熱情。美國(guó)于2011年底發(fā)射了人類有史以來(lái)最昂貴和最先進(jìn)的 “好奇號(hào)”火星車，其使命就是探索火星的古環(huán)境和古氣候，為最終發(fā)現(xiàn)火星生命做準(zhǔn)備。 大氣甲烷、火星樣品中的有機(jī)物將是下一步火星生命探測(cè)的突破點(diǎn)。尋找火星生命的另一條捷徑探索火星，包括火星的古環(huán)境和可能存在的生命遺跡，還有另外一條途徑，那就是研 究火星隕石?；鹦请E石是人類采集并返回火星樣品之前唯一能得到的火星表面巖石。利用地 面實(shí)驗(yàn)室的各種高精尖現(xiàn)代分析儀器，可以對(duì)這些火星隕石樣品進(jìn)行非常詳盡的分析，得到 各種實(shí)

6、驗(yàn)分析證據(jù)，從而揭示火星的形成，以及巖漿活動(dòng)和表生環(huán)境的整個(gè)演化歷史。但是， 大部分火星隕石有一個(gè)問(wèn)題，它們掉到地球之后，往往經(jīng)過(guò)了很長(zhǎng)時(shí)間才被發(fā)現(xiàn)，在這個(gè)過(guò) 程中有可能受到地球物質(zhì)的污染，特別是有機(jī)質(zhì)。人類目擊隕石降落過(guò)程，并馬上收集到樣 品的降落型火星隕石僅有5次。除了提森特隕石之外，其他4次降落于1815-1962年，距今 50-100年，并且在1983年之前，科學(xué)界并不知道這些隕石來(lái)自火星，因此這些樣品實(shí)際上 也沒有被很好地保存。這也是為什么提森特隕石具有非常重要科學(xué)價(jià)值的原因。林楊挺研究員及其團(tuán)隊(duì)就是在這樣一塊非常新鮮的提森特火星隕石中發(fā)現(xiàn)了幾微米大 小的碳顆粒。他們利用激光拉曼對(duì)這

7、些碳顆粒進(jìn)行分析，得到的光譜特征跟煤很相似，而不 是石墨。進(jìn)一步，他們利用自已實(shí)驗(yàn)室的、也是國(guó)內(nèi)唯一的一臺(tái)納米離子探針，分析了氫、碳、氮、氧、磷、硫、氯、和氟等元素和氫、氮和碳的同位素組成，得到的結(jié)果進(jìn)一步證實(shí) 這些碳顆粒是跟煤相似的有機(jī)質(zhì)。提森特隕石非常新鮮，因此受到地球污染的機(jī)會(huì)很小。不僅如此，為了進(jìn)一步確證這 些有機(jī)質(zhì)來(lái)自火星本身，研究團(tuán)隊(duì)利用納米離子探針分析了氫及其穩(wěn)定同位素氘的比值（D/H）。分析結(jié)果表明，這些有機(jī)質(zhì)的氫同位素組成完全不同于地球上的有機(jī)質(zhì)，而是富 氘的典型的火星物質(zhì)特征，因此可以確定它們是來(lái)自火星。這些碳顆粒在隕石樣品中以兩種 形式出現(xiàn)，即大部分顆粒充填在礦物晶體的微

8、細(xì)裂隙中（圖2a-b），還有一部分顆粒被完 全包裹在硅酸鹽熔脈中（圖2c-e）。這些硅酸鹽熔脈是玄武巖質(zhì)類型火星隕石中最常見的 沖擊變質(zhì)現(xiàn)象，是由于小行星在火星表面強(qiáng)烈撞擊產(chǎn)生的高溫高壓，使樣品局部熔融形成。 碳顆粒包裹在這些沖擊熔脈之中，指示它們的形成比火星上的小行星撞擊事件還早，這也是 火星來(lái)源的另一重要證據(jù)。此外，包裹在沖擊熔脈中的碳顆粒有一部分在高溫高壓條件下還 發(fā)生了高壓相變，形成納米粒度的金剛石。圖2. Tissint火星隕石中的有機(jī)碳顆粒，充填于微裂隙（a-b）或包裹在沖擊熔脈中 （c-e）碳的同位素組成是指示含碳物質(zhì)是否生物成因的關(guān)鍵證據(jù)。生物作用一方面會(huì)產(chǎn)生明 顯的同位素組成

9、變化，即同位素分餾，另一方面，這種變化朝向富輕的同位素方向。因此， 地球上有機(jī)質(zhì)（沉積巖中、石油、煤）的碳同位素組成與其他含碳物質(zhì)（如海相碳酸鹽、大 氣二氧化碳、地幔）相比，具有明顯富輕的碳同位素特征（圖3,表示為？13C更負(fù)的值）。 研究團(tuán)隊(duì)同樣利用納米離子探針對(duì)這顆碳顆粒進(jìn)行了精確的碳同位素組成分析，結(jié)果表明， 它們相對(duì)于火星大氣的CO2和火星上的碳酸鹽而言，更富集輕的碳同位素，而且它們之間的 碳同位素組成具有明顯的差異，與地球上的情形非常類似（圖3）。這也是迄今為止所有報(bào) 導(dǎo)的火星上可能存在生命活動(dòng)的最有利證據(jù)。圖3.提森特火星隕石中有機(jī)碳顆粒的碳同位素組成（紅色圓點(diǎn)），與火星上的大氣CO2, 碳酸鹽相比，明顯富輕的碳同位素組成。作為對(duì)比，圖中下半部給出地球上有機(jī)質(zhì)與其他源 區(qū)碳的同位素組成。提森特火星隕石中有機(jī)碳顆粒的碳同位素組成（紅色圓點(diǎn)）與地球的煤 （藍(lán)色方形點(diǎn)）的碳同位素組成極其相似，都是明顯富輕的碳同位素組成。中國(guó)的火星隕石研究林楊挺研究員及其團(tuán)隊(duì)還通過(guò)對(duì)我國(guó)在南極格羅夫山發(fā)現(xiàn)的另一塊火星隕石（編號(hào)GRV 020090）的研究，證明火星在2億年前左右還存在地下水的活動(dòng)，并且可持續(xù)25萬(wàn)年，為 生命存在提供了重要的條件。他們通過(guò)分析，還得到火星大氣水的氫同位素組成非常富氘， 是地球海洋水的7倍