NASA 好奇號火車火星發現多種複雜有機分子 或指向更宜居遠古環境

美國國家航空暨太空總署（NASA）「好奇號」火星車在火星表面開展一項全新化學實驗，首次在另一顆行星上揭示種類豐富的有機分子，其中包括與地球生命起源密切相關的關鍵成分。這一發現顯示，火星表層物質具備長期保存複雜有機物的能力，為評估火星過去宜居性提供了重要線索，同時也為未來尋找遠古生命痕跡的任務奠定基礎。 研究由威斯康辛大學地質學教授、同時也是「好奇號」和「毅力號」科學團隊成員的艾蜜莉·威廉斯（Amy Williams）領導，她表示，團隊認為這些被偵測到的有機物可能在火星上保存了約35億年。

「如果我們希望在火星上尋找以有機石形式保存下來的生命證據，首先須確認遠古有機物是否能在那裡的環境中長期保存，而這次結果表明，這是可能的。」她指出，這對評估火星古環境是否適合微生物生存尤為關鍵。

好奇號在蓋爾隕石坑的關鍵發現

「好奇號」於2012年在蓋爾隕石坑著陸，主要科學目標是判斷火星在數十億年前是否存在可供微生物生存的環境；2021年抵達火星的「毅力號」則更直接以尋找遠古生命痕跡為任務重心。此次公布的新結果針對的是「好奇號」在蓋爾隕石坑中一處名為「格倫·托里登」（Glen Torridon）的區域開展的實驗。這一地區富含在水環境中形成的黏土礦物，被認為是有機分子最有希望被捕獲並保存下來的地點。

根據發表在《自然·通訊》（Nature Communications）的論文，這次實驗辨識出20多種不同化學物質，其中包括有機的有機分子，其結構與參與構築類似DNA分子的化合物相近，這類結構此前未在火星上被偵測到。此外，團隊還發現了苯并噻吩（benzothiophene）等大型含硫有機分子，這類雙環結構化合物在行星演化早期常透過隕石輸送到行星表面，被認為是生成生命前體的重要「原料」之一。

威廉斯指出，降落到火星和地球上的隕石在早期太陽系經歷了類似的豐富過程，「當年降落在地球、能夠為生命提供起始積木的那一批物質，也同樣降落在火星上」。這意味著，至少在化學原料層面，火星與地球在早期存在某種程度的相似性。研究人員強調，當前的實驗仍無法回答這些有機物究竟源於遠古生命活動、地質過程，還是外來隕石輸入，但它們證實了火星地層具備保存複雜有機分子的能力。

這項工作依賴「火星樣本分析」（SAM）科學儀器套件，由美國國家航空暨太空總署戈達德太空飛行中心的行星生物學家珍妮弗·艾根布羅德（Jennifer Eigenbrode）等人負責。「好奇號」在機載實驗中使用了名為TMAH的化學試劑，將岩石樣品中的大分子有機物分解成更小的片段，以方便SAM儀器進行分析。由於「好奇號」攜帶的TMAH總量只有約兩杯，科研團隊須在任務早期就精準選擇最佳採取位置，以最大化科學回報。

實驗樣品來自「好奇號」在「瑪麗·安寧」（Mary Anning）地點採取的岩石粉末。這個地點以19世紀英國古生物學家瑪麗·安寧命名，被視為蓋爾隕石坑中最具代表性的遠古湖相沉積記錄之一。先前的地質和礦物學調查顯示，這裡曾經有持續存在的淡鹹水，沉積物富含黏土礦物，為捕獲並封存有機分子提供了「天然保險箱」。最新實驗結果進一步佐證，正是這類黏土豐富區，最有可能是保存火星上曾經發生命關化學至生物學事件的關鍵地帶。

研究團隊強調，雖然發現的有機物與地球生命的一些關鍵組成非常接近，但現有機載分析能力無法給出它們是否由生命過程生成的明確結論。要確認真正的「生物特徵」，仍需將火星岩石帶回地球，在更複雜精細的實驗條件下進行同位素、分子結構和微觀形態等多層次的綜合鑑別。這也與當前「火星樣本返回」（Mars Sample Return）構想高度契合：軌道器和上升火星車將在未來任務中嘗試把「好奇號」和「毅力號」緩存的樣本送回地球實驗室。

此次TMAH實驗的成功，不僅重塑了科學界對火星地表環境保存能力的認知，也直接影響了未來深空任務的實驗方案設計。文中指出，歐洲「羅莎琳德·富蘭克林」（Rosalind Franklin）火星車任務以及飛往土星衛星——泰坦（Titan）的「蜻蜓」（Dragonfly）任務，預計將採用類似的化學分解和分析技術，在更多天體上系統搜尋複雜有機物。在威廉斯看來，「我們現在知道，在火星地層下保存著體積龐大的複雜有機物，這為未來尋找能夠直接指示生命存在的大型有機分子提供了極為令人興奮的前景。

」 雖然火星是否曾經孕育生命這一終極問題依舊沒有答案，但「好奇號」的這次發現證明：火星的遠古環境具備豐富的有機化學資源，而且這些資源能在地質時間尺度上被鎖存於岩石與黏土礦物之中。隨著後續火星車繼續在蓋爾隕石坑和其他目標區域採取樣本，並結合「毅力號」在傑澤羅隕石坑對三角洲沉積物的探測，人類有望在未來數十年內，對火星的「生命可能性」給出比現在鮮明得多的答案。