这是在火星上发现的最令人兴奋的岩石

在美国宇航局“毅力号”探测器在火星上一个干涸的河谷中，可能终于找到了它存在的理由：古代外星生命的证据——以及由此带来的，为该航天机构将红色星球物质带回地球的宏大但问题重重的计划带来一线生机。

这种可能撼动宇宙的证据看起来可能只是一块不起眼的岩石，但它与之前在火星上见过的任何岩石都不同。 这块岩石以地球大峡谷中的一个地貌命名为“谢亚瓦瀑布”，看起来是一块咖啡桌大小、箭头形状的泥岩露头。 但其最引人注目的视觉特征是其红色和白色的条纹——前者点缀着深色边缘、浅色斑点，类似于豹子的斑点。 “毅力号”团队表示，红色可能来自铁矿物赤铁矿。 探测器的研究表明，白色条纹是水沉积的硫酸钙脉，并且表明，奇特的“豹斑”的深色边缘含有磷酸铁分子——这可能是饥饿的地下微生物的潜在食物。

“毅力号”的仪器还显示，这块岩石含有有机化合物，即我们所知的生命的基石——碳基分子。 对于自 2021 年 2 月登陆以来一直在探索耶泽罗陨石坑及其周围区域的探测器来说，这是一个罕见的发现。 （“毅力号”的前身“好奇号”探测器在探索另一个区域——盖尔陨石坑时，也发现了有机物。）

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综合来看，“毅力号”的数据不仅表明水很久以前就渗透过谢亚瓦瀑布，而且还表明泥岩曾经存在通常与微生物生命相关的其他条件。 在地球上富含赤铁矿的沉积岩中，化学反应可以产生类似的浅色环状斑点——这些反应释放的能量可以维持岩石内部的单细胞生物。

这完全足以促使“毅力号”团队命令探测器钻取一些岩石，并将其存放在其样本管之一中，以便最终由未来的任务取回并送回地球。 这项名为“火星样本返回”（MSR）的快速计划是 NASA 和欧洲航天局 (ESA) 之间的合作项目。 它由 NASA 的喷气推进实验室 (JPL) 管理，该实验室还建造并运营着“毅力号”。 然而，大量的进度延误和数十亿美元的预算超支已使该项目陷入不确定性。 MSR 目前正在进行重新规划，以找到一种更快、更便宜的方式将“毅力号”珍贵的样本缓存带回地球。

加州理工学院“毅力号”项目科学家 Ken Farley 在 7 月 25 日 NASA 发布声明宣布这一发现时表示：“谢亚瓦瀑布是‘毅力号’迄今为止研究过的最令人困惑、最复杂且可能最重要的岩石。” “一方面，我们首次令人信服地检测到有机物质、指示微生物生命可用作能量来源的化学反应的独特彩色斑点，以及水（生命所必需的）曾经流经岩石的明确证据。 另一方面，我们一直无法确定这块岩石究竟是如何形成的，以及附近的岩石在多大程度上加热了谢亚瓦瀑布并促成了这些特征的形成。”

岩石上的斑点是如何形成的？

“毅力号”团队在 6 月下旬注意到并锁定了这块岩石，当时探测器正在内雷特瓦谷地北坡上缓缓行驶，这是一个半公里宽的通道，是远古时期河流冲入耶泽罗陨石坑时冲刷形成的，耶泽罗陨石坑曾经是一个大型湖泊和三角洲系统。 随着“毅力号”对这块岩石的早期观测结果以无线电波的形式缓慢传回地球，越来越震惊的团队开始了疯狂的、昼夜不停的争分夺秒，以尽可能多地收集数据——以及一个关键样本——赶在探测器不得不继续前往其他预定目标之前。

谢亚瓦瀑布最初可能是在河床上由胶结的污泥形成的，而显眼的硫酸钙脉则是在后期由富含矿物质的流体渗入岩石裂缝中沉积下来的。 但“毅力号”在岩石脉络中瞥见的另一种物质使这种直接的推测变得复杂：微小的橄榄石晶体，这是一种由岩浆形成的绿色矿物。 探测器的科学家表示，脉络中存在这种矿物可能意味着，橄榄石和硫酸盐都是由极热的水流输送到岩石中的——而豹斑是通过完全非生物的高温化学反应形成的。

JPL “毅力号”项目副科学家 Katie Stack Morgan 说：“谢亚瓦瀑布上方和北部的岩石，被确定为‘边缘单元’，它们非常不同，并且富含橄榄石。” “我们在谢亚瓦瀑布脉络中看到的橄榄石可能与附近富含橄榄石的边缘单元的就位有关。”

Stack Morgan 说，“毅力号”早期的观测表明，谢亚瓦瀑布下游裸露的基岩成分非常相似，甚至包括有机物和小的深色矿物簇。 但迄今为止检查过的其他岩石都没有显示出独特的豹斑。

尽管起源不明，但谢亚瓦瀑布的斑点无疑与在地球深处岩石中发现的结构有着惊人的相似之处，这些结构通常被认为是生命的迹象——即所谓的生物特征。 这些特征在技术上被称为“还原球体”，通常由富含氧化铁或锈铁的沉积岩中埋藏的有机物形成，氧化铁使这种岩石呈现红色。 流动的水可以促进有机物和周围岩石之间的“氧化还原”反应，还原（向其提供电子）氧化铁并将其漂白成白色。 岩石中的微生物可以增强和利用这一过程，利用滋养电子的流动来为它们的新陈代谢提供燃料。 最终的结果是一个浅色的还原铁球体，其中掺杂着其他微量金属，并且可能存在微生物微化石——一种埋藏在深处的绿洲。

澳大利亚昆士兰科技大学天体生物学家、“毅力号”科学团队成员 David Flannery 说：“重要的是，这些[还原球体]可能是你用肉眼——或者我们探测器上的相机——能够看到的唯一地下微生物生命生物特征。” 但由于这些结构也可能由纯粹的非生物过程产生，因此它们不能单独构成过去生命的确凿证据——尤其是在它们是由数百万公里之外的异星世界上的机器人进行远程研究时。 Flannery 说，即使在地球上，“关于[还原球体]的研究也出奇地少，部分原因是很难理解这些东西。”

带它回家

虽然谢亚瓦瀑布远非火星生命存在的证据，但对于渴望更详细地研究它的科学家来说，它是次好的东西：迄今为止发现的最有希望的岩石，有可能发现火星化石。

NASA 艾姆斯研究中心天体生物学高级科学家 Caleb Scharf 说：“这当然令人兴奋，他并非‘毅力号’团队成员。“谢亚瓦瀑布的发现为从火星返回样本或发送新的设备和仪器提供了更好的论据，这些设备和仪器扩展了我们询问火星证据的方式。”

Farley 在 NASA 最近的声明中说：“我们已经用激光和 X 射线照射了那块岩石，并从几乎所有可以想象的角度对其进行了昼夜不停的成像。” “从科学角度来看，‘毅力号’已经无法提供更多信息了。 为了充分了解数十亿年前耶泽罗陨石坑的火星河谷中究竟发生了什么，我们希望将谢亚瓦瀑布样本带回地球，以便可以使用实验室中强大的仪器对其进行研究。”

Stack Morgan 说，这些强大的仪器将包括笨重、精密的电子显微镜和质谱仪，它们不适合装入行星际机器人。 这种设备可以详细检查样本中各种各样的生物特征，同时还可以确定豹斑深色边缘的年龄、岩石与水相互作用的时间，甚至是一些矿物形成的温度等细节。 也许最重要的是，虽然“毅力号”目前对谢亚瓦瀑布有机化合物的性质保持沉默，但地球上的设备可以揭示该材料中分子的类型和复杂性，以确定它是否具有生物起源。

然而，首先，NASA 和 ESA 必须弄清楚 MSR 如何才能将其带回家。