火星上的烹饪故事

如果你在烤箱里烹饪埋藏的火星泥岩,你会得到什么?答案似乎是,如果你在地球上烹饪有机物质,你会期望得到的那种气体。

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本文发表于《大众科学》的前博客网络,反映了作者的观点,不一定代表《大众科学》的观点


黄刀湾的钻探地点 - 前景是“羊床”泥岩地层(图片来源:NASA/JP-Caltech/MSSS)

如果你在烤箱里烹饪埋藏的火星泥岩,你会得到什么?答案似乎是,如果你在地球上烹饪有机物质,你会期望得到的那种气体。

几周前,好奇号探测器在盖尔陨石坑黄刀湾的最新调查结果以《科学》杂志上六篇论文的专题报道形式登上了新闻头条。其中最引人入胜的研究之一涉及火星样品分析仪(SAM)设备对火星物质的“烹饪”。


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粗略地说,食谱是这样的:首先,将有代表性的表面灰尘样本放入烤箱,以稳定上升的温度加热至略高于 800 摄氏度,并持续测量释放(或“析出”)的气体成分。其次,在两个地点钻探 5 厘米深,进入曾经可能是湖泊泥泞底部的地方,将该物质舀入干净的烤箱并重复烹饪程序。

钻出的火星泥岩...(图片来源:NASA/JPL-Caltech/MSSS)

表面灰尘已暴露于火星风化,包括自然宇宙射线的持续和破坏性影响,像高氯酸盐这样的有害表面化学物质以及紫外线。所有这些都保证会分解和破坏任何长链有机碳分子。另一方面,钻出的泥岩受到覆盖物质的相对保护。

两种类型的样品都在不同温度下释放混合气体。例如,水、二氧化碳、氧气、二氧化硫、氯化氢和氯甲烷等化合物,仅举几例。

除了泥岩钻探样本(来自两个地点)外,它们在较低温度(约 300 摄氏度)下释放的二氧化碳更多,而不是表面样本。

那么发生了什么?也许最能说明问题的线索——而且这只是一条线索,这些结果都不是决定性的——是对于其中一个泥岩样本,二氧化碳的激增与高氯酸盐分解产生的氧气下降同时发生。

对这种行为最简单的解释是某种东西正在发生燃烧,并消耗了氧气。如果我们在地球上做这个实验,那么这种神秘物质很可能由有机碳化合物组成,即固碳生命的残骸。火星烹饪实验暗示的浓度表明碳源的含量约为百万分之 500——这是一个相当可观的量。

这是一个非常令人兴奋的发现,但火星近地表还有另一个潜在的大量有机碳来源——陨石和星际尘埃。由于大气层极其稀薄,无法提供保护,火星表面简直是来自周围太阳系的富碳物质的自助餐,很容易积累起百万分之几十到几百的有机物浓度。这里的碳分子来自太阳系形成初期 45 亿年前的原始行星化学大熔炉。

在这一点上,我们无法判断这些潜在的火星有机物的来源是什么。它可能是泥泞湖水中古代生态系统的遗迹,或者它可能只是一层原始的陨石物质。火星土壤相当苛刻的氧化性质仍然对化学分析构成真正的障碍,无论是原位与碳化合物反应,还是在好奇号的烤箱中进行分析。下一个主要挑战之一将是找出一种可靠的方法来区分这些不同的因素,以便确定这些碳化合物的来源。

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