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利用先進(jìn)的技術(shù)，科學(xué)家們?cè)诖蠹s1500萬(wàn)年前從火星表面噴射出的隕石中發(fā)現(xiàn)了含氮的有機(jī)化合物，證明了早期生命的證據(jù)可以在今天被保存和檢測(cè)到。  如圖1所示。一塊叫ALH84001的火星巖石碎片(左)。放大的區(qū)域(右)顯示了宿主直紋巖上的橙色碳酸鹽顆粒。資料來(lái)源:小池百合子等人(2020年)《自然通訊》。 日本東京理工學(xué)院地球生命科學(xué)研究所(ELSI)的研究科學(xué)家小林惠子和日本宇宙航空研究機(jī)構(gòu)太空與航天科學(xué)研究所的研究科學(xué)家小池瑞穗組成的研究小組，在火星隕石的碳酸鹽礦物中發(fā)現(xiàn)了含氮的有機(jī)化合物質(zhì)。自火星的諾亞紀(jì)時(shí)代以來(lái)，這種有機(jī)物質(zhì)很可能已經(jīng)保存了40億年。由于碳酸鹽礦物通常會(huì)從地下水中沉淀出來(lái)，這一發(fā)現(xiàn)表明，早期的火星是濕潤(rùn)的、富含有機(jī)物的，可能適合居住，有利于生命的開(kāi)始。  幾十年來(lái)，科學(xué)家們一直試圖了解火星上是否有有機(jī)化合物，如果有，它們的來(lái)源是什么。盡管火星探測(cè)器的最近研究發(fā)現(xiàn)了火星有機(jī)物存在的有力證據(jù)，但對(duì)于它們的來(lái)源、年齡、分布和保存的范圍，以及它們與生化活動(dòng)可能存在的關(guān)系，我們知之甚少?；鹦请E石是火星表面的碎片，它們被流星撞擊而進(jìn)入太空，并最終落在地球上。這些火星隕石為了解火星歷史提供了重要的線(xiàn)索。其中一顆特別重要的隕石名叫Allan Hills (ALH) 84001，1984年發(fā)現(xiàn)于南極的Allan Hills，因此命名為ALH84001。  它含有橙色的碳酸鹽礦物，是從40億年前火星近地表的含鹽液態(tài)水中沉淀出來(lái)的。這些礦物記錄了火星早期的水環(huán)境，許多研究試圖了解它們獨(dú)特的化學(xué)成分，以及它們是否為火星上可能的古代生命提供證據(jù)。但是，由于受到南極冰雪造成的地球物質(zhì)污染，很難說(shuō)隕石中有多少有機(jī)物是真正來(lái)自火星。除了碳之外，氮(N)是地球生命的基本元素，也是行星系統(tǒng)演化的有用示蹤劑。然而，由于之前的技術(shù)限制，在ALH84001中的氮還沒(méi)有被測(cè)量。  這個(gè)由ELSI-JAXA（東京地球生命科學(xué)研究所-日本宇宙航空研究開(kāi)發(fā)機(jī)構(gòu)）聯(lián)合小組帶領(lǐng)的新發(fā)現(xiàn)使用了最先進(jìn)技術(shù)的分析技術(shù)去研究ALH84001（火星隕石阿蘭山84001）碳酸鹽的氮含量，并且該小組現(xiàn)在確信他們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了證明40億年前火星有機(jī)物中含氮的第一個(gè)可靠的證據(jù)。  陸地污染是外星物質(zhì)研究面臨的一個(gè)嚴(yán)肅問(wèn)題。為了避免這種污染，該小組研發(fā)了新的技術(shù)來(lái)準(zhǔn)備樣品。比如，他們?cè)贓LSI（東京地球生命科學(xué)研究所）干凈的實(shí)驗(yàn)室里，用銀膠帶從宿主隕石上提取出大約有一根頭發(fā)的寬度的極微小的碳酸鹽顆粒。然后，研究小組在JAXA（日本宇宙航空研究開(kāi)發(fā)機(jī)構(gòu)）使用掃描電子顯微鏡聚焦離子束儀器進(jìn)一步處理這些顆粒，盡可能去除的表面污染物。他們還使用了一種叫做氮K-邊緣 x射線(xiàn)吸收邊近結(jié)構(gòu)（-xanes）光譜學(xué)的技術(shù)，這種技術(shù)使他們能夠檢測(cè)出極少量的氮，并確定氮的化學(xué)形式。附近火成礦物的對(duì)照樣本沒(méi)有檢測(cè)到氮，表明有機(jī)分子只存在于碳酸鹽中。  經(jīng)過(guò)仔細(xì)的污染檢查，研究小組確定檢測(cè)到的有機(jī)物，很可能是真正的火星人。他們還確定了硝酸鹽形式的氮的貢獻(xiàn)，硝酸鹽是目前火星上的強(qiáng)氧化劑之一，其貢獻(xiàn)微不足道，這表明早期的火星可能沒(méi)有強(qiáng)氧化劑，正如科學(xué)家所懷疑的，它比現(xiàn)在的氧化程度要低。 火星現(xiàn)在的表面對(duì)大多數(shù)有機(jī)物來(lái)說(shuō)太過(guò)嚴(yán)酷，無(wú)法生存。 然而，科學(xué)家預(yù)測(cè)有機(jī)化合物可以在近地表環(huán)境中保存數(shù)十億年。這似乎是研究小組在 ALH84001碳酸鹽中發(fā)現(xiàn)的含氮有機(jī)化合物的情況，這些化合物似乎在40億年前被困在礦物中，在最終被送到地球之前保存了很長(zhǎng)時(shí)間。 研究小組贊同有許多重要的開(kāi)放性問(wèn)題，比如這些含氮有機(jī)物是從哪里來(lái)的？Kobayashi 解釋說(shuō)，有兩種可能：要么來(lái)自火星之外，要么是在火星上形成的。在太陽(yáng)系歷史的早期，火星可能被大量的有機(jī)物覆蓋，例如來(lái)自富含碳的隕石，彗星和塵埃顆粒。  科學(xué)家們?cè)诨鹦请E石中發(fā)現(xiàn)了40億年前的含氮有機(jī)分子。這些分子，有一部分溶于了濃鹽水中，另一部分則被鎖在了碳酸鹽里。研究小組負(fù)責(zé)人Koike就這項(xiàng)發(fā)現(xiàn)補(bǔ)充說(shuō)明，或許早期火星上有產(chǎn)生含氮有機(jī)物的實(shí)時(shí)化學(xué)反應(yīng)。不管怎樣，含氮有機(jī)分子的發(fā)現(xiàn)表明，在火星變成我們已知的紅色星球前，早期的火星或許更像“地球”，有少量的氧氣，更加的潮濕，富含有機(jī)物。更或者它過(guò)去可能是藍(lán)色的。  圖2. （左）從ALH 84001（火星隕石）在超導(dǎo)膜上提取的碳酸鹽。（右）氮元素X射線(xiàn)吸收精細(xì)結(jié)構(gòu)光譜。藍(lán)條表示的是含氮有機(jī)物吸收的能量。 Koike 2020發(fā)布于《Nature Communication》雜志  圖3. 火星早期(40億年前)和現(xiàn)在的圖示。很久以前的含氮有機(jī)物在碳酸鹽中被封存了很長(zhǎng)時(shí)間。 Koike 2020發(fā)布于《Nature Communication》雜志 相關(guān)知識(shí) 火星是距離太陽(yáng)第四遠(yuǎn)的行星，也是太陽(yáng)系中僅次于水星的第二小行星。在英語(yǔ)中，火星這個(gè)名字是取自羅馬戰(zhàn)神，也通常被稱(chēng)為“紅色星球”。被稱(chēng)為紅色星球是因?yàn)槭芷毡榇嬖谟诨鹦潜砻娴难趸F的影響，使火星呈現(xiàn)出肉眼可見(jiàn)的天體所特有的紅色外觀?；鹦鞘且活w有著稀薄大氣層的類(lèi)地球行星，表面特征會(huì)讓人聯(lián)想到月球表面的月球坑，以及地球的山谷、沙漠和極地冰蓋。 由于旋轉(zhuǎn)周期以及旋轉(zhuǎn)軸相對(duì)于黃道平面的傾斜和地球非常相似，所以在火星上，時(shí)間的流逝，白天黑夜和季節(jié)都和地球很像?；鹦鞘菉W林帕斯山和水手號(hào)谷的所在地，奧林匹帕山是太陽(yáng)系中最大的火山，也是太陽(yáng)系行星上存在的最高山峰。水手號(hào)谷是太陽(yáng)系中最大的峽谷之一。北半球平滑的北極盆覆蓋了整個(gè)星球面積的40%，這個(gè)盆地也可能是一個(gè)巨大的撞擊坑。火星有兩顆衛(wèi)星，火衛(wèi)一和火衛(wèi)二，它們很小，形狀也不規(guī)則。它們可能是被捕獲的小行星，類(lèi)似于5261 Eureka(小行星)，火星特洛伊小行星  查閱的資料 nature communications是英國(guó)nature集團(tuán)旗下的子刊，Nature Communications 是一個(gè)僅在網(wǎng)上出版的多學(xué)科雜志,專(zhuān)門(mén)發(fā)表生物學(xué)、物理學(xué)和化學(xué)等各領(lǐng)域的高質(zhì)量研究論文。 《Nature》雜志1869年創(chuàng)刊于英國(guó)，是世界上最早的國(guó)際性科技期刊，涵蓋生命科學(xué)、自然科學(xué)、臨床 《Nature》網(wǎng)站涵蓋的內(nèi)容相當(dāng)豐富，不僅提供1997年6月到最新出版的《Nature》雜志的全部?jī)?nèi)容，其姊妹刊物《Nature》出版集團(tuán)(The Nature Publishing Group)出版的8種研究月刊，6種評(píng)論雜志，2種工具書(shū)。 XANES（X-ray absorption near edge structure）是一種X射線(xiàn)吸收近邊結(jié)構(gòu)（XANES）又稱(chēng)近邊X射線(xiàn)吸收精細(xì)結(jié)構(gòu)（NEXAFS），是吸收光譜的一種射線(xiàn)結(jié)構(gòu)。 奧林帕斯山（OlympusMons）是太陽(yáng)系最高的火山，它位于火星上。奧林帕斯山火山口深約3公里，頂峰高26公里，平均高度22公里，是地球上珠穆朗瑪峰的三倍。它的外形如同一個(gè)巨大的盾牌，奧林帕斯山底部的面積比英國(guó)還大，頂上的火山口能容納兩個(gè)倫敦還綽綽有余。奧林帕斯山總是位于活火山區(qū)，而且數(shù)百萬(wàn)年來(lái)它一直在增大。 奧林帕斯山 奧林帕斯山是一座由于大量噴發(fā)和熔巖層疊堆積而形成的巨型火山，火星上的低引力和非常微弱的地表地質(zhì)構(gòu)造活動(dòng)促使了這座巨大火山的形成，火山周邊幾乎都圍繞有4千米長(zhǎng)的懸崖峭壁，火星上的火山活動(dòng)大約在200萬(wàn)年前停止，但是科學(xué)家不排除奧林匹斯火山將來(lái)會(huì)有重新“覺(jué)醒”的可能性。 水手號(hào)谷（Valles Marineris），或稱(chēng)為水手號(hào)峽谷、水手峽谷或水手谷，命名來(lái)自水手9號(hào)，是火星最大的峽谷，也是太陽(yáng)系最大最長(zhǎng)的峽谷。它是在1972年由水手九號(hào)宇宙飛行器發(fā)現(xiàn)的，其長(zhǎng)度與紐約到洛杉磯的距離相當(dāng)。太陽(yáng)系最大的峽谷將火星的臉畫(huà)出一道寬大的割痕，名為水手峽谷的雄偉山谷前后延展了超過(guò)4500公里，最寬處超過(guò)600公里寬，而往下約刨了8公里深。手號(hào)谷東西范圍為東經(jīng)267.3度至東經(jīng)331.1度，即西臨諾克提斯迷宮、往東進(jìn)入大片混沌地形；南北范圍則是南緯2.96度至南緯19.09度。 北極盆地（英語(yǔ)：North Polar Basin或Borealis basin）是位于火星北半球的一個(gè)巨大盆地，面積占了火星表面積40%。海盜1號(hào)的登陸地點(diǎn)克里斯平原被認(rèn)為曾是向北極盆地開(kāi)口的海灣。 作者：.elsi FY：Astronomical volunteer team 如有相關(guān)內(nèi)容侵權(quán)，請(qǐng)于三十日以?xún)?nèi)聯(lián)系作者刪除 轉(zhuǎn)載還請(qǐng)取得授權(quán)，并注意保持完整性和注明出處 |
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