NASA的好奇号火星车在火星上发现了有机化学

此图说明了将甲烷添加到火星大气中（源）并从大气中（汇）中除去甲烷的可能方式。NASA的“好奇号”火星探测器探测到了大气中甲烷浓度的波动，这暗示了现代火星上同时发生了两种活动。

天文学家使用好奇号船上样品分析中的可调激光光谱仪在火星实验室中发现了火星大气中甲烷含量的十倍峰值。

NASA的“火星好奇号”火星探测车测量了其周围大气中甲烷（一种有机化学物质）的十倍峰值，并检测到了由机器人实验室的钻头收集的岩石粉末样品中的其他有机分子。

密歇根大学安娜堡分校的苏希尔·阿特雷亚（Sushil Atreya）和好奇号漫游者科学小组说：“甲烷的这种暂时增加-急剧上升然后下降-告诉我们必须有一些相对本地化的排放源。”“有许多可能的生物或非生物来源，例如水和岩石的相互作用。”

研究人员在20个月的时间内使用了好奇号（Curiosity）在火星（SAM）实验室进行的车载样品分析十次，以嗅探大气中的甲烷。在那两个月中，即2013年末和2014年初，四项测量结果平均为十亿分之七。在此之前和之后，读数平均仅为该水平的十分之一。

好奇心还发现了从名为Cumberland的岩石中钻出的粉末中的火星有机化学物质，这是对火星表面材料中有机物的首次确定性检测。这些火星有机物可能是在火星上形成的，也可能是由陨石运送到火星的。

尽管它们可以不存在生命而存在，但包含碳且通常包含氢的有机分子是生命的化学组成部分。好奇心通过对大气和岩石粉末样品的分析得出的结果并不能揭示火星是否曾经存在过微生物，但是这些发现确实揭示了具有化学活性的现代火星以及古代火星生命的有利条件。

该图提供了“坎伯兰”岩石样品中检测到的有机化学物氯苯的量与美国宇航局好奇号火星探测车分析的来自其他三个火星表面目标的样品中的化学物含量之间的比较。

“我们将继续研究这些发现所带来的困惑，”帕萨迪纳市加利福尼亚理工学院（Caltech）的好奇心项目科学家约翰·格罗辛格（John Grotzinger）说。“我们能否进一步了解导致大气中甲烷量出现这种波动的活性化学物质？我们可以选择保存了可识别有机物的岩石目标吗？”

研究人员花费了几个月的时间来确定Cumberland样本中检测到的任何有机物质是否真的是火星人。好奇号的SAM实验室在几个样本中检测到一些有机碳化合物，这些化合物实际上是从流动站内部的地球运来的。但是，广泛的测试和分析使人们对火星有机物的检测充满信心。

由于火星岩石和土壤中存在高氯酸盐矿物，因此要确定岩石中哪些特定的火星有机物非常复杂。当在SAM中加热时，高氯酸盐会改变有机化合物的结构，因此岩石中火星有机物的身份仍然不确定。

剑桥麻省理工学院的参与好奇心的科学家罗杰·苏蒙斯说：“火星上岩石中有机碳的首次确认具有很大的希望。”“有机物很重要，因为它们可以告诉我们有关其形成和保存的化学途径。反过来，这也提供了有关地球与火星之间差异的信息，以及以大风火山口沉积岩为代表的特定环境是否或多或少有利于有机物质的积累。现在的挑战是在山上寻找其他岩石，这些岩石可能具有不同且范围更广的有机化合物清单。”

研究人员还报告说，好奇心对火星水的口味被绑定到了三十亿年前的坎伯兰岩中的湖床矿物中，这表明该星球在湖床形成之前就已经失去了很多水，此后继续大量损失。

SAM分析了被锁定在岩石样品中数十亿年的水分子中的氢同位素，并在SAM加热时将其释放，从而获得了有关火星水历史的信息。较重的氢同位素氘与最常见的氢同位素之比可以为行星历史各个阶段的比较提供标志。

“我们非常有趣的是，我们从古岩石中提取出的气体的好奇心进行测量，可以告诉我们有关火星水流失的信息，”美国国家航空航天局戈达德太空飞行中心的首席研究员保罗·马哈菲说，该报告的主要作者本周由《科学》杂志在线发表

氘与氢的比例已发生变化，因为较轻的氢比重的氘更容易从火星的高层大气逸出。为了及时了解火星水中氘氢比随时间的变化，研究人员可以研究地球大气中当前大气中的水和岩石中不同时间被困在岩石中的水的比率。

在地球上发现的火星陨石也提供了一些信息，但是这一记录存在差距。根据好奇号的测量，没有一个已知的火星陨石的年龄与在火星上研究的岩石年龄相近，火星是在39亿至46亿年前形成的。

在Cumberland样本中发现的好奇心比率约为当今火星大气层中水蒸气比率的一半，这表明自从岩石形成以来，地球上的大部分水分流失都发生了。但是，根据假设的比例与地球海洋中测得的比例相似，测得的比例约为火星原始供水比例的三倍。这表明在岩石形成之前，火星的许多原始水已经流失了。

好奇心是美国宇航局正在进行的火星研究和为人类在2030年代执行火星任务做准备的要素之一。加州理工学院管理着位于加利福尼亚州帕萨迪纳的喷气推进实验室，而JPL管理着美国宇航局在华盛顿的科学任务部对好奇号漫游者进行的科学调查。SAM调查由Goddard的Paul Mahaffy领导。这些发现中最关键的两个SAM仪器是Goddard开发的四极质谱仪和JPL开发的可调谐激光光谱仪。

周二，在美国地球物理联合会在旧金山举行的一次新闻发布会上，讨论了好奇号火星车对甲烷检测和古代岩石中火星有机物的调查结果。JPL的合著者，美国宇航局科学家克里斯·韦伯斯特本周在线发表在《科学》杂志上的一篇论文中描述了甲烷的结果。

美国国家航空航天局科学家Goddard的Caroline Freissenet和合著者有关坎伯兰岩石中有机物检测的报告，有待发表。

观看新闻发布视频：NASA好奇号火星车关于现代和古代火星的最新发现：火星上的有机物和甲烷

刊物：

Christopher R. Webster等人，“大风火山口的火星甲烷检测和变异性”，《科学》，2014年； DOI：10.1126 / science.1261713P。马哈菲（R. Mahaffy）等人，“大气变化对黑斯佩里亚粘土矿物的D / H在火星上的影响”，《科学》，2014年； DOI：10.1126 / science.1260291

图像：NASA / JPL-Caltech / SAM-GSFC /密歇根大学； NASA / JPL-加州理工学院