s科學家發現,鹽可能是火星有機物質的重要組成部分
一個團隊發現,火星上可能存在有機鹽。就像古代陶器的碎片一樣,這些鹽是有機化合物的化學殘留物,就像美國宇航局的好奇號探測器之前探測到的那樣。火星上的有機化合物和鹽可能是地質作用形成的,也可能是古代微生物生命的殘余。
除了為火星上曾經存在有機物的觀點提供更多證據之外,直接探測有機鹽也可以支持現代火星的可居住性,因為在地球上,一些有機體可以利用有機鹽,如草酸鹽和醋酸鹽來獲取能量。
“如果我們確定火星上有有機鹽集中的地方,我們要進一步調查這些地區,和理想鉆更深的表面下,有機物可以更好地保存下來,”詹姆斯·m·t·劉易斯說,有機地球化學的研究,3月30日發表在地球物理學研究雜志:行星。劉易斯在馬里蘭州格林貝爾特的美國宇航局戈達德太空飛行中心工作。
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劉易斯的實驗室實驗和“火星樣本分析”(SAM)的數據分析間接表明了有機鹽的存在。“火星樣本分析”是“好奇號”腹部的一個便攜式化學實驗室。但是在火星上直接識別它們很難用像SAM這樣的儀器來完成,SAM會加熱火星土壤和巖石,釋放出氣體來顯示這些樣本的成分。挑戰在于,加熱有機鹽只會產生簡單的氣體,這些氣體可以被火星土壤中的其他成分釋放出來。
【 s科學家發現,鹽可能是火星有機物質的重要組成部分】然而,劉易斯和他的團隊提出,另一種“好奇號”儀器使用不同的技術來觀察火星土壤,即化學和礦物學儀器,簡稱CheMin,可以檢測到某些有機鹽,如果它們存在足夠的量。到目前為止,CheMin還沒有檢測到有機鹽。
找到有機分子,或者它們的有機鹽殘留物,對于美國宇航局尋找其他星球上的生命至關重要。但在火星表面,這是一項具有挑戰性的任務,數十億年的輻射已經抹去或分解了有機物質。就像考古學家挖掘陶器一樣,“好奇號”收集火星上的土壤和巖石,其中可能含有有機化合物的小塊,然后SAM和其他儀器確定它們的化學結構。
利用好奇號傳回地球的數據,劉易斯和他的團隊等科學家試圖將這些破碎的有機碎片拼湊起來。他們的目標是推斷出它們曾經屬于哪種類型的大分子,以及這些分子可以揭示火星上的古代環境和潛在生物。
“我們正試圖解開數十億年的有機化學過程,”劉易斯說,“在有機記錄中可能有終極大獎:火星上曾經存在生命的證據。”
雖然一些專家幾十年來一直預測火星上保存著古老的有機化合物,但“好奇號”的SAM實驗證實了這一點。例如,2018年,美國國家航空航天局戈達德太空生物學家詹妮弗·l·埃杰布洛德(Jennifer L. Eigenbrode)領導了一支由“好奇號”任務科學家組成的國際團隊,報告稱,他們發現了無數含有我們所知的生命必需元素碳的分子。科學家們認為大多數含碳分子都是“有機分子”。
埃杰布洛德說:“我們在地表發現的30億年巖石中保存著有機物,這是一個非常有希望的跡象,表明我們可能能夠從地表下保存得更好的樣本中獲取更多信息。”她和劉易斯一起做了這項新研究。
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幾十年前,科學家預測火星上的有機化合物可能會分解成鹽。他們認為,這些鹽比那些與生物功能相關的大而復雜的分子更有可能存留在火星表面。
如果火星樣品中存在有機鹽,劉易斯和他的團隊想要弄清楚在SAM的烤箱中被加熱是如何影響他們釋放的氣體類型的。SAM的工作原理是將樣品加熱到1800華氏度(1000攝氏度)以上。熱量使分子分解,釋放出一些氣體。不同的分子在特定的溫度下釋放不同的氣體;因此,通過觀察哪個溫度釋放出哪個氣體,科學家可以推斷出樣品是由什么組成的。
“當加熱火星樣本,有許多礦物質和有機物之間的交互,可以使它更加難以得出結論從我們的實驗中,我們的工作做的是試圖拆散這些交互以便科學家在火星上做分析可以使用這一信息,”劉易斯說。
劉易斯分析了一系列有機鹽與惰性硅粉混合,以復制火星巖石。他還研究了在二氧化硅混合物中加入高氯酸鹽的影響。高氯酸鹽是一種含有氯和氧的鹽,在火星上很常見。科學家們一直擔心他們會干擾尋找有機物跡象的實驗。
事實上,研究人員發現高氯酸鹽確實干擾了他們的實驗,并且他們指出了干擾的原因。但他們也發現,與沒有高氯酸鹽的情況相比,他們從含有高氯酸鹽的樣本中收集的結果更符合SAM的數據,這支持了火星上存在有機鹽的可能性。
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