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中國科學家發現火星曾經存在生命證據

2014-12-12
来源:光明日報

  來自火星的提森特隕石。近日,科學家在其中找到了火星上過去可能存在生命活動的重要證據。

  Tissint火星隕石中的有機碳顆粒,充填於微裂隙(a-b)或包裹在沖擊熔脈中(c-e)

  原標題:我們發現了火星曾經存在生命的證據

  12月1日出版的國際學術期刊《隕石學與行星科學》發表了由國際研究團隊的最新發現:科學家們在一塊火星隕石中發現了碳顆粒,並證明了這種碳顆粒是有機物質,而且認為這種有機物質有可能是生物形成的。這一發現,是火星曾有過生命的“迄今為止最令人鼓舞的科學論據”。為此,記者采訪了該團隊的領導者、中科院地質與地球物理研究所研究員林楊挺。

  隕石帶來的生命信息

  記者:隕石在掉落地球的過程中,在被發現之前、在運輸的過程中,都可能受到汙染。您如何確定在這顆隕石上發現的碳顆粒就是火星來的呢?

  林楊挺:隕石在落入地球的過程中,因為燃燒等原因,會在表面形成玻璃一樣的物質,也就是通常大家說的熔殼,緊緊包裹住隕石。因此,剛掉下來不久之後即被撿到的隕石就很“新鮮”。如果只是手接觸等,一般不會對隕石內部帶來汙染。隕石最怕的是落在泥土中,風吹雨淋時間長了,內部成分發生變化。

  落到地球上的火星隕石非常少,目前全球也就發現了120多顆。我們此次研究的這顆火星隕石2011年落在摩洛哥沙漠,形成於6億年前,被稱為“提森特(Tissint)”,是最“新鮮”的一顆,受到汙染的可能性非常小。

  我們有兩個重要的證據,證明這些碳顆粒是來自火星的。第一個證據是有一部分碳顆粒被包裹在一種我們稱之為“熔脈”的地方。熔脈是隕石在火星上受到小行星的強烈撞擊時,岩石中的局部地方熔融而成的。碳顆粒被包裹在熔脈裏面,就說明碳顆粒形成更早,那么當然這些碳顆粒就是在火星上形成的。第二個證據是我們用“納米離子探針”這種高精尖的現代分析儀器測出來的。這種儀器可以測定1微米甚至更小顆粒的化學和同位素組成。測量結果顯示,這些碳顆粒的氫同位素比地球上的有機質重很多,因此不是地球上的物質,而這種重的氫同位素,是火星物質的標志性特征。因此,我們發現的碳顆粒可以確定是來源於火星的。

  記者:為什么發現碳顆粒就能推測出是有機質呢?

  林楊挺:我們第一步先發現是碳顆粒。這時存在兩種可能,一種是石墨,另一種可能性是有機質。如果它們是有機質的話,則與生命相關的可能性就更大了。那么如何判斷碳顆粒是有機質,還是石墨的呢?我們用一種叫激光拉曼光譜的儀器進行測試,根據分析的拉曼特征譜,可以確定這種碳顆粒是與煤很相似的一種有機質,學名稱為“幹酪根”。另外,這些顆粒的成分分析顯示,含有很多氫、氮、氧、硫等元素,還是跟煤相似,完全不同於幾乎由純碳組成的石墨。

  確定這些碳顆粒是有機質之後,接下來就是要確定這種有機質是否跟生命活動有關。有機質的形成有三種可能。第一種可能是生命活動的產物。比如地球上絕大部分有機質是生命活動的產物,特別是煤和石油。第二種可能是無機合成的有機質,比如簡單的天然氣等,科學家也在實驗室裏通過無機質合成出簡單的碳氫化合物。第三種可能是“碳質球粒隕石”帶來的,這種隕石中也含有最多可達百分之幾的有機質,但基本上可以肯定碳質球粒隕石上的有機質不是生物成因的。

  為了判斷這些碳顆粒的成因,我們又利用納米離子探針來測定它們的碳同位素。簡單地說,生物成因的碳顆粒,碳同位素比較“輕”;如果是非生物成因的碳顆粒,碳同位素比較“重”。分析的結果,這些碳顆粒的碳同位素組成很“輕”,與火星大氣二氧化碳之間的差別,類似於地球上有機質與地球大氣二氧化碳之間的差別。因此,我們認為這顆隕石中的碳顆粒應該與生命活動相關。

  記者:那么能推測出這種有機質是高等植物嗎?

  林楊挺:肯定不能下這個結論。火星上應該不會有高等植物,大家比較有共識的推測,如果存在生命的話,很可能僅僅是微生物。

  爭論仍然存在

  記者:我們發現關於這一結論還有一些科學家持不同意見。

  林楊挺:是的。這塊隕石大概十幾斤重,我們檢測的樣品為6克,其他科學家也在研究。美國的科學家也研究了來自這塊隕石的其他樣品,也發現了碳顆粒。但他們得出的結論是,碳顆粒是在火星的岩漿中形成的,跟生命無關。

  不過我們並不認可這一結論。美國科學家的這一結論,是基於他們認為,碳顆粒是包裹在一種岩漿的包裹體中。我們仔細查看他們的文章,他們所謂的“岩漿包裹體”並不對,由此得出的結論顯然是不對的。我們發現的碳顆粒,除了一部分是前面提到的包裹在熔脈中,還有一部分是填充在隕石非常微小的裂隙中,這說明它們是由地下水滲透帶來的有機質,沉澱在隕石縫隙裏。這些碳顆粒顯然不是包裹在岩漿中被帶上來的。

  但我們無法排除另一種可能,就是前面提到的碳質球粒隕石。月球表面有很多隕石坑,火星表面也一樣,因此通過小行星的撞擊,會加進來一些外來的物質,包括碳質球粒隕石。但是,一方面,火星土壤中加進來的碳質球粒隕石等外來物質實際上極為微量;另一方面,這些跟煤一樣的有機質是在水或者酒精等所有溶劑中都不可溶的。怎么把這些極微量的、不可溶的有機質提取出來,然後再搬運沉澱到石塊的微裂隙中?我實在想不出有什么辦法。“好奇號”登陸火星以後,已經傳回了很多信息,但到目前為止還沒有發現有機質,也說明火星表面有機質的含量應該很低。

  記者:現在還有其他證據能夠佐證火星曾經存在生命嗎?

  林楊挺:今年9月我們發表了一篇論文,通過對我國在南極格羅夫山發現的另一塊火星隕石的研究,證明火星在2億年前左右還存在地下水的活動,有水就可能有生命。但這是間接的證據。

  記者:那么未來您的研究重點還會是火星生命嗎?

  林楊挺:我們今年剛得到國家自然科學基金委員會重點項目的支持,准備系統研究火星的岩漿活動與古氣候,這兩個問題是有關系的。大家知道火星活動會噴發包括水汽等在內的各種氣體,與環境有很大的關系。我剛才介紹過,目前發現了120多顆火星隕石,形成年代從44億年前到2億年前都有。我們分析這些隕石的代表性樣品,就能將火星的岩漿活動與古氣候的變化串成一條線。要知道,氣候是否適宜,也是生命是否存在的標志之一。我們也希望未來的研究能夠提供更多的線索和證據。

  不管怎么說,我們發現了火星曾經存在生命的證據。知道太空中除了我們,還有其他生命存在,這是多么令人激動的事情!(光明日報記者齊芳)

[责任编辑:郑婵娟]
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