火星岩石中存在甲烷!

火星岩石中似乎存在本土甲烷

NASA/STScI/哈勃

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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


如果你不一定将“火星”这个词与“甲烷”这个词联系起来,那是可以理解的。毕竟,其中一个是围绕着我们的母恒星运行的,重达 700,000,000,000,000,000,000 吨的岩石行星。另一个是简单的有机分子,有时可以帮助你烧开水泡茶,或者当奶牛在你面前打嗝时,它会飘过你……如果这些事情是你日常生活的一部分。

但甲烷已经成为我们试图理解火星本质,以及在寻找地球以外已灭绝或现存生命证据的过程中,一个至关重要且引人入胜的组成部分。

简单来说;甲烷是一种化合物,可以通过新陈代谢与生命紧密相连。甲烷可以由生活在低氧环境中的产甲烷生物(特别是某些古菌物种)产生,但它也是嗜甲烷生物美味的、富含碳的食物,并且很容易通过地球化学作用产生。


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甲烷也是一种化合物,无论是在地球富氧大气层中,还是在火星表面环境中,它都倾向于短暂存在。因此,如果你发现自由甲烷在微风中飘荡,那么很可能附近有一个活跃的来源——无论是奶牛体内的微生物,还是脚下看不见的微生物群落,或者是其他东西。

甲烷?是我吗?(来源:美国农业部)

由于这些原因,行星科学家、天文学家和天体生物学家对火星大气中甲烷的主张感到非常兴奋。并且最近历史上对这些主张进行了大量的讨论和辩论——包括最新的证据,即 NASA 的好奇号探测器探测到的甲烷浓度随时间变化的增加。

现在,Blamey 等人在《自然通讯》上发表的一项新研究,通过将甲烷视为一种资源,而不仅仅是生物排泄物,为火星甲烷问题增加了另一个有趣的维度。

通过研究地球上一些已知的火星陨石样本,研究人员测量到大量甲烷明显被困在这些物体的岩石基质中。由于这些陨石由基本的火成物质组成——由熔岩或岩浆形成——一个结论是,这种甲烷是由非生物过程形成的,例如蛇纹石化,它产生氢气,然后氢气反应形成甲烷。这种深层地下甲烷可能类似于地球上发生的情况,并且可以为任何饥饿的火星微生物提供极好的能源。因此,它的存在加强了火星环境可以支持生命——现在或过去——的观点。

但是我们如何知道这种甲烷确实是火星本土的呢?

该实验包括在机器控制下,逐步粉碎陨石小样本,并将每一步产生的任何气体产物送入质谱仪。从粉碎过程中释放出来的物质包括甲烷、二氧化碳、氢气、氮气以及痕量的氧气和氩气。这种机械提取避免了加热样品的需求,否则可能会引发新的化学反应。研究人员还研究了一系列陨石样本——包括非火星陨石——以及一系列玄武岩“空白”或中性对照样本。

研究中使用的“纳克拉”火星陨石的一部分——它于 1911 年坠落在埃及(来源:NASA/JSC)

结果是,大部分甲烷不太可能来自地球,是通过陨石坠落到地面后扩散过来的。它也不太可能起源于岩石离开火星之后。

但这很棘手。一些陨石显示出明显的由于在潮湿的地球环境中停留而产生的蚀变,但这些样本在粉碎时释放出的任何气体量也最少,因此它们当然没有获得大量气体,如果有的话。此外,非常不同的陨石——从未成为行星一部分的碳质球粒陨石——显示出相对低得多的甲烷浓度,这再次表明火星样本确实携带着来自火星地下环境的甲烷。

争论可能会继续下去,但这些结果似乎支持这样一种观点,即在火星的某个地方,曾经存在,甚至现在仍然存在,非常适合孕育我们所知的生命的环境。

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