火星可能曾有過生命

1、火星可能曾有過生命2014年12月1日，國際著名學(xué)術(shù)期刊隕石學(xué)與行星科學(xué)刊登了中國科學(xué)院地質(zhì)與 地球物理研究所林楊挺研究員領(lǐng)導(dǎo)的研究團隊（包括中國科學(xué)家研究團組，德國拜羅伊德大 學(xué)A. El Goresy教授，瑞士洛桑聯(lián)邦理工學(xué)院Phillipe Gillet教授，日本東北大學(xué)Eiji Ohtani教授、Masaaki Miyahara博士和Shi Ozawa博士）的最新研究成果，對火星可能曾 有過生命給出了迄今為止最令人鼓舞的科學(xué)論據(jù)。中國科學(xué)家的成果令人鼓舞在中國科學(xué)院的資助下，自2012年4月至2013年12月，林楊挺研究團隊利用中國科 學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所的激光拉曼譜儀和納米離子探

2、針，對2011年降落在摩洛哥沙漠 的提森特（Tissint）火星隕石（圖1），開展了系統(tǒng)的精細分析測試與研究，發(fā)現(xiàn)了火星 隕石中的碳顆粒，并證明這些碳是來自火星的有機質(zhì)，進而測定出它們具有典型生物成因特 征的富輕的碳同位素組成。Naw質(zhì)乩做日切利日gdixAdiiflii 的DviiaElI BrmwnkxMarc Cxlicc爵略 CJlSbnl制悶琳卜喝Im FtamcM?-hiuic F5 * Vciiiorits * Natural Satiilliic? * Pliincia , TcktttvfiOrigin smd Hi 的 ry of I be Sol nr Sylrin國際著

3、名學(xué)術(shù)期刊隕石學(xué)與行星科學(xué)2014年第12期封面刊發(fā)了 Tissint火星隕石 照片林楊挺研究團隊早在2013年3月在美國休斯敦召開的“月球與行星科學(xué)討論會”上， 報道了在提森特火星隕石中發(fā)現(xiàn)了具有生物成因特征的碳顆粒，表明火星可能曾有過生命的 初步成果。2014年12月1日，林楊挺為第一作者與其研究團隊在隕石學(xué)與行星科學(xué)正 式發(fā)表這一重要論文的同時，研究團隊中的瑞士洛桑聯(lián)邦理工學(xué)院(EPFL)和德國拜羅伊德 大學(xué)(Bayreuth University)分別組織了新聞發(fā)布會，向國際媒體報導(dǎo)了這一發(fā)現(xiàn)，引起 了國際學(xué)術(shù)界的巨大反響。國內(nèi)大量的媒體對國外的新聞進行了轉(zhuǎn)載性報導(dǎo)，中國科學(xué)家作 出的

4、突破性成果令人鼓舞。尋找地外生命是終極目標尋找地外生命是人類開展太陽系探測的根本出發(fā)點。如果找到地外生命，那將是科學(xué) 史上的最重大發(fā)現(xiàn)之一。火星是除地球之外，被認為最有可能孕育和存在生命的另一個行星， 因而也是火星探測最激動人心的科學(xué)目標。從1976年“海盜號”著陸火星開始，盡管“海 盜號”開展的生物科學(xué)實驗沒有獲得存在生命的確鑿證據(jù)。但是近二十年來，以美國為主的 火星探測，利用高分辨成像、光譜、質(zhì)譜、雷達、中子分析等多方面的探測手段，獲得了河 流侵蝕地貌、古湖泊河流沉積物、水成礦物、極地冰蓋、大氣中水蒸氣組分等一系列證據(jù)， 都反映了火星早期曾經(jīng)存在表面水體。這些發(fā)現(xiàn)暗示了火星過去或現(xiàn)在存在適

5、宜生命繁衍的 環(huán)境特征。2004年歐洲發(fā)射的“火星快車”在火星大氣中檢測到30ppb低濃度的甲烷氣體， 更激發(fā)了科學(xué)界探索火星的熱情。美國于2011年底發(fā)射了人類有史以來最昂貴和最先進的 “好奇號”火星車，其使命就是探索火星的古環(huán)境和古氣候，為最終發(fā)現(xiàn)火星生命做準備。 大氣甲烷、火星樣品中的有機物將是下一步火星生命探測的突破點。尋找火星生命的另一條捷徑探索火星，包括火星的古環(huán)境和可能存在的生命遺跡，還有另外一條途徑，那就是研 究火星隕石?；鹦请E石是人類采集并返回火星樣品之前唯一能得到的火星表面巖石。利用地 面實驗室的各種高精尖現(xiàn)代分析儀器，可以對這些火星隕石樣品進行非常詳盡的分析，得到 各種實

6、驗分析證據(jù)，從而揭示火星的形成，以及巖漿活動和表生環(huán)境的整個演化歷史。但是， 大部分火星隕石有一個問題，它們掉到地球之后，往往經(jīng)過了很長時間才被發(fā)現(xiàn)，在這個過 程中有可能受到地球物質(zhì)的污染，特別是有機質(zhì)。人類目擊隕石降落過程，并馬上收集到樣 品的降落型火星隕石僅有5次。除了提森特隕石之外，其他4次降落于1815-1962年，距今 50-100年，并且在1983年之前，科學(xué)界并不知道這些隕石來自火星，因此這些樣品實際上 也沒有被很好地保存。這也是為什么提森特隕石具有非常重要科學(xué)價值的原因。林楊挺研究員及其團隊就是在這樣一塊非常新鮮的提森特火星隕石中發(fā)現(xiàn)了幾微米大 小的碳顆粒。他們利用激光拉曼對這

7、些碳顆粒進行分析，得到的光譜特征跟煤很相似，而不 是石墨。進一步，他們利用自已實驗室的、也是國內(nèi)唯一的一臺納米離子探針，分析了氫、碳、氮、氧、磷、硫、氯、和氟等元素和氫、氮和碳的同位素組成，得到的結(jié)果進一步證實 這些碳顆粒是跟煤相似的有機質(zhì)。提森特隕石非常新鮮，因此受到地球污染的機會很小。不僅如此，為了進一步確證這 些有機質(zhì)來自火星本身，研究團隊利用納米離子探針分析了氫及其穩(wěn)定同位素氘的比值（D/H）。分析結(jié)果表明，這些有機質(zhì)的氫同位素組成完全不同于地球上的有機質(zhì)，而是富 氘的典型的火星物質(zhì)特征，因此可以確定它們是來自火星。這些碳顆粒在隕石樣品中以兩種 形式出現(xiàn)，即大部分顆粒充填在礦物晶體的微

8、細裂隙中（圖2a-b），還有一部分顆粒被完 全包裹在硅酸鹽熔脈中（圖2c-e）。這些硅酸鹽熔脈是玄武巖質(zhì)類型火星隕石中最常見的 沖擊變質(zhì)現(xiàn)象，是由于小行星在火星表面強烈撞擊產(chǎn)生的高溫高壓，使樣品局部熔融形成。 碳顆粒包裹在這些沖擊熔脈之中，指示它們的形成比火星上的小行星撞擊事件還早，這也是 火星來源的另一重要證據(jù)。此外，包裹在沖擊熔脈中的碳顆粒有一部分在高溫高壓條件下還 發(fā)生了高壓相變，形成納米粒度的金剛石。圖2. Tissint火星隕石中的有機碳顆粒，充填于微裂隙（a-b）或包裹在沖擊熔脈中 （c-e）碳的同位素組成是指示含碳物質(zhì)是否生物成因的關(guān)鍵證據(jù)。生物作用一方面會產(chǎn)生明 顯的同位素組成

9、變化，即同位素分餾，另一方面，這種變化朝向富輕的同位素方向。因此， 地球上有機質(zhì)（沉積巖中、石油、煤）的碳同位素組成與其他含碳物質(zhì)（如海相碳酸鹽、大 氣二氧化碳、地幔）相比，具有明顯富輕的碳同位素特征（圖3,表示為？13C更負的值）。 研究團隊同樣利用納米離子探針對這顆碳顆粒進行了精確的碳同位素組成分析，結(jié)果表明， 它們相對于火星大氣的CO2和火星上的碳酸鹽而言，更富集輕的碳同位素，而且它們之間的 碳同位素組成具有明顯的差異，與地球上的情形非常類似（圖3）。這也是迄今為止所有報 導(dǎo)的火星上可能存在生命活動的最有利證據(jù)。圖3.提森特火星隕石中有機碳顆粒的碳同位素組成（紅色圓點），與火星上的大氣CO2, 碳酸鹽相比，明顯富輕的碳同位素組成。作為對比，圖中下半部給出地球上有機質(zhì)與其他源 區(qū)碳的同位素組成。提森特火星隕石中有機碳顆粒的碳同位素組成（紅色圓點）與地球的煤 （藍色方形點）的碳同位素組成極其相似，都是明顯富輕的碳同位素組成。中國的火星隕石研究林楊挺研究員及其團隊還通過對我國在南極格羅夫山發(fā)現(xiàn)的另一塊火星隕石（編號GRV 020090）的研究，證明火星在2億年前左右還存在地下水的活動，并且可持續(xù)25萬年，為 生命存在提供了重要的條件。他們通過分析，還得到火星大氣水的氫同位素組成非常富氘， 是地球海洋水的7倍