NASA 的毅力号探测器可能已经拥有远古火星生命存在的证据

如果火星上曾经存在生命，我们可能已经掌握了答案。今年 1 月，NASA 的毅力号探测器在火星表面存放了 10 个样本管。每个样本管都包含一份火星岩石样本，这些样本经过精心挑选，有可能阐明这颗行星仍然模糊不清的历史篇章。毅力号项目科学家米奇·舒尔特在华盛顿特区 NASA 总部表示，这些样本管“能够告诉我们火星是否适宜居住”。“我们看到了特定矿物质的证据，这些证据告诉我们那里有水。其中一些矿物质表明那里有有机物质。”

但为了确定，科学家需要将这些样本管带回地球进行更深入的研究——这是一项名为火星样本返回 (MSR) 的大胆尝试，计划于 2030 年代初期通过后续机器人任务实现。这 10 个样本管只是更大盛宴的开胃菜，是一个备用缓存，以防毅力号在装满并交付其携带的另外 33 个样本管之前发生故障。这些样本管将装载来自杰泽罗陨石坑及其周围区域的样本，那里是一个 40 亿年前的河流三角洲，也是探测器于 2021 年 2 月 18 日着陆的地点。尽管许多样本尚未收集，返回地球的旅程仍遥遥无期，但已收集的样本已经激起了研究人员对它们返回家园的渴望。

科学家们之所以将杰泽罗陨石坑作为毅力号的目标，是因为在我们的星球上，像火星陨石坑中发现的那样蔓延的河流系统会积聚大量的沉积物。这些沉积物从周围广阔的景观中冲刷而来，含有各种矿物质，可以用来绘制这颗红色星球的过去地质图。此外，在地球上发现水的任何地方，生命都伴随着它。火星可能也是如此，这意味着杰泽罗的沉积物可能蕴藏着生物遗骸。“我们正在寻找适宜居住的迹象——液态水和生命的原材料，”伦敦帝国学院的马克·塞普顿说，他是探测器采样团队的成员。

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毅力号主要使用小型钻头收集样本，产生的标本大小如粉笔棒，每个标本都装在雪茄状的样本管中，长度不到 15 厘米。在 43 个样本管中，38 个计划用于采集地表样本，其余 5 个是“见证管”，用于捕捉火星空气的气味并检查可能从探测器排出的任何污染气体。于 2021 年 9 月收集，探测器的第一个样本被认为是来自古代熔岩流的火成岩。研究这种材料应该可以让科学家更精确地确定陨石坑的年代。从那时起，探测器已经装满了剩余样本管的近一半，因为它向杰泽罗陨石坑边缘的古代河道上游行驶了数公里。

作为一项应急措施，10 个样本是重复的，每个样本都与从同一地点采集的另一个样本配对。这些是毅力号投放在地表的样本管，作为未来潜在取回的备份。2022 年 12 月，在重返私营部门之前，NASA 时任首席科学家托马斯·祖布肯做出了最后一批决定之一，决定将这些缓存投放在一个名为“三叉路口”的地点。地表投放于 1 月底完成，大约在毅力号正式开始其任务的“扩展”阶段的同时——并且在科学团队一致认为，如果需要，仅凭这 10 个样本就足以回答过去是否适宜居住的问题之后。MSR 的最佳计划是让探测器将其剩余的样本管运送到一个尚未建造的着陆器，该着陆器计划在 2030 年左右在杰泽罗附近着陆。一旦着陆器 secured 这些样本，它将用火箭将它们发射回地球。

“我们希望探测器上的样本返回，”祖布肯说。“但即使是地表上的样本也符合所有条件。” 这包括用于确定陨石坑年代的火成岩，以及可能含有生物特征、甚至可能是微生物生命化石证据的沉积岩和粘土。“它们已经值回了 100 亿美元的投资，”祖布肯说，他引用了 MSR 计划的估计总成本。一些最有希望的样本来自一个名为野猫岭的地点，这是一块一米宽的岩石，其中包含硫酸盐的证据。“就潜在的生物特征而言，这些是我们最兴奋的样本，”西弗吉尼亚大学的凯瑟琳·本尼森说，她是毅力号采样团队的成员。“硫酸盐矿物可以从地下水中生长出来。在地球上，这些水域往往有很多微生物生命，”这些微生物生命可以被封存在硫酸盐矿物中并保存下来。

除了硫酸盐外，寻找生命的科学家特别渴望获取泥岩样本——好奇号探测器在盖尔陨石坑中已经看到过的细粒沉积岩，但毅力号尚未发现。“微生物细胞非常微小，”麻省理工学院的塔尼亚·博萨克说，她也是采样团队的成员。“矿物晶粒尺寸应该更细，以保存[化石]形状，而不是破坏它。如果你用巨石碾过一个人，你会把那个人碾成无法辨认的东西。对于微生物来说，一切都是巨石——除非你在谈论泥岩。” 团队成员也渴望对碳酸盐进行采样，碳酸盐类似于地球上的白垩和石灰石等物质，也可能保存生物特征。“如果湖泊中存在微生物生命，[碳酸盐]可能会将微生物物质困在其中，”伦敦帝国学院的桑吉夫·古普塔说，他是“长期规划者”之一，负责规划探测器的路径。3 月 30 日，毅力号收集了其第一个碳酸盐样本，来自一块名为“贝雷亚”的岩石，据信该岩石是由古代河流冲入杰泽罗的物质形成的。

虽然毅力号一直在火星上努力收集样本，但任务的返回阶段仍然不稳定。最初，NASA 计划让欧洲建造的“取回”探测器在 2030 年左右登陆火星，从毅力号收集样本，并将它们返回到着陆器上的一个舱中进行发射。一旦进入轨道，样本舱将与一个欧洲轨道飞行器会合，该轨道飞行器将把样本运回地球，于 2033 年着陆。然而，这些计划因 2022 年俄罗斯入侵乌克兰而变得复杂。为了回应俄罗斯的侵略，欧洲航天局 (ESA) 官员选择退出与俄罗斯在该国在另一项长期酝酿的火星任务——罗莎琳德·富兰克林 ExoMars 探测器上的合作。俄罗斯原定提供探测器的核动力源，以及运载火箭和着陆平台。NASA 现在已同意提供这些缺失的部分，并在上个月向国会提交的预算请求中寻求资金来做到这一点。但这种意外的援助是以牺牲取回探测器为代价的。“我们不能两者兼得，”祖布肯说。“我们无法单独降落取回探测器并执行 ExoMars 任务。”

几乎所有人都同意，ExoMars 任务非常值得拯救。罗莎琳德·富兰克林探测器将携带一个钻头，可以钻到火星表面以下两米处，进入一个比地表环境恶劣得多的地下过去和现在生命的栖息地。“没有人曾在火星上做到这一点，”祖布肯说。“我们的科学界认为这非常重要。”

荷兰 ESA 的 ExoMars 项目科学家豪尔赫·瓦戈很高兴 NASA 介入。为了实现欧洲成员国为拯救该任务而设定的 2028 年目标发射日期，“我们需要美国的贡献，”瓦戈说。“这是一项了不起的任务。如果我们发现非常有趣的东西，暗示可能具有生物起源，我预计我们可能需要进行另一次样本返回任务，并将地下样本带回来。”

NASA 当前的 MSR 计划也面临着自身的挑战。在 NASA 科学任务理事会 3 月中旬举办的市政厅会议上，NASA 总部 MSR 项目主管杰夫·格拉姆林表示，任务的某些方面可能需要“缩减规模”。这将是一项预防措施，以控制预算。NASA 每年为 MSR 提出的近 10 亿美元的预算请求预计将在未来几年内增长，引发了人们的担忧，即不受控制的增长可能会迫使该航天机构从不相关的任务中抽调资金。缩减规模的选项包括移除计划用于 MSR 的两架“火星直升机”中的一架，这些直升机是为了建立在非常成功的机智号旋翼飞行器的基础上而增加的，该飞行器现在即将在火星上完成 50 次飞行。在其他任务中，MSR 的直升机被添加为收集三叉路口 10 管样本缓存的备用选项。“任务仍然很复杂，”格拉姆林在市政厅会议上说。“我们正在努力实现最早的发射日期。”

尽管在火星上寻找生命的后勤工作极其复杂，但所提供的科学财富丝毫没有失去光泽。毅力号返回的样本总共只有大约半公斤，但其意义的份量是不可估量的。它们会揭示宇宙中的第二次生命起源已经在火星表面展开了吗？就此而言，罗莎琳德·富兰克林一旦到达，会证实长期以来的怀疑，即火星的地下也曾经是——或者仍然是——适宜居住的吗？在我们曲折的探索以确定我们是否是宇宙中唯一存在的生命的过程中，答案可能实际上触手可及，仅仅等待我们伸出手去认领它。“在我们取回样本之前，我们不会知道答案，”博萨克说。