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太空探索:罗孚可以在火星上发现生命?

太空探索:罗孚可以在火星上发现生命?


太空探索:罗孚可以在火星上发现生命?


在火星上寻找过去或现在的微生物生命毫无疑问是有史以来最伟大的科学发现之一。在短短的两年时间内,有一个很大的机会,有两个探测器在那里寻找生命迹象 - 由NASA的Mars2020和欧洲航天局和Roscosmos的ExoMars。

我正在帮助开发ExoMars 漫游车的其中一种仪器,这将是欧洲首次尝试在红色星球上登陆移动平台。它也将是第一个钻入火星地壳深度为2米的火星探测器。

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但是火星车不会是第一个寻找生命证据的人。美国国家航空航天局在20世纪70年代发送的维京登陆器进行了为此而设计的实验。它们最终都没有成功,但提供了大量关于火星的地质和气氛的信息,现在它们派上了用场。事实上,过去半个世纪的探索向我们表明,早期的火星曾经是一个充满活力且可能适合居住的星球。

虽然今天火星上的生命并非完全不可能,但ExoMars主要专注于寻找灭绝的生命。因为它有可能用地球上的微生物污染地球,所以不允许它们靠近我们认为今天可能存在微生物的地方。

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Chemofossils是最好的选择!

在地球上,生活不断在我们周围展开,每天在我们的星球上留下痕迹。然而,在火星上寻找生命时,有许多因素需要应对。首先,我们正在寻找的生命形式是单细胞微生物,肉眼看不见。这是因为火星上的生命不太可能在进化道路上进一步发展。这实际上并不那么奇怪 - 地球本身就是一个拥有 20亿年或更长时间的单细胞生命世界。

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另一个问题是,我们正在寻找的生活将存在于三四十亿年前。在那段时间里可能会发生很多事情 - 保留这些证据的岩石可以被侵蚀掉并重新沉积,或埋藏在无法触及的深处。幸运的是,火星没有板块构造 - 我们在地球上不断地转移和回收地壳 - 这意味着它是一个地质时间囊。

因为我们正在寻找长死亡微生物的证据,寻找生物特征的方法在于检测和鉴定有机“化学化石” - 生命分解留下的化合物。这些不同于传递到陨石背面的行星的有机化合物,或者可以通过地质和生物过程产生的那些,例如甲烷。没有一种化合物会证明生命曾经存在过。

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相反,它将是发现的任何背叛其生物起源的有机化合物中存在的独特模式。例如,脂质和氨基酸是生物的基本成分,但也存在于某些陨石中。不同之处在于找到显示选择过程的证据。被降解的细胞膜留下的脂质可能具有有限的大小范围,并且包含偶数个碳。同样,氨基酸天然存在于左手和右手两种形式(如手套),但由于某种原因,生命只使用左手的。

微生物也有可能在岩石记录中产生可见的化石。当条件允许时,微生物垫(微生物的多层群落)可以散布在细小的沉积物中,在随后形成的岩石中产生特征性的形态结构。然而,这需要特定的环境条件意味着这种沉积物不太可能被探测到整个行星的一个小区域的探测器发现。

因此,最好的选择是寻找有机化合物,这一任务属于火星有机分子分析仪(MOMA) - ExoMars流动站有效载荷中最大的仪器。

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Viking着陆器的一个有趣发现是在火星表面没有可检测的有机化合物。这是出乎意料的 - 在整个太阳系中发现了许多通过生物活性不形成的有机化合物。随后的任务显示,严酷的化学和强烈辐射的结合有效地从火星表面去除了大部分有机物质,无论其来源如何。

但最近美国宇航局的好奇号探测器已经开始寻找一些简单的有机化合物,暗示可能存在的东西。通过分析从地表下方提取的样本,MOMA将更好地发现那些在时间的破坏中幸存下来的有机生物印记。

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混乱的污染!

然而,在开始搜索生物印记之前,ExoMars首先需要找到正确的岩石。根据其地质特征,包括其年龄(超过36亿年),选择入围的着陆点部分地根据其任务进行选择。

如果MOMA识别出钻孔所带来的样品中的有机分子,那么首先要确定它们是否是任何流氓地球有机物污染的结果。虽然ExoMars正在寻找外星生命,但它的目的是寻找基于与地球上生命相同的基本化学的生命。一方面,这意味着像MOMA这样的高灵敏度仪器可以设计为能够很好地理解我们的生物印记,从而提高ExoMars成功的可能性。

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缺点是这些仪器对地球上的生命和有机分子也很敏感。为了确保最小化陆地有机或微生物偷渡者,漫游车及其仪器在超洁净室内建造和组装。一旦进入火星,火星车将运行一些“空白”样本,这将显示可能存在的污染(如果有的话)。

最终,找到有关火星灭绝生命的有力证据,无论是化石化石还是更明显的东西,都只是第一步。与大多数科学发现一样,这将是一个渐进的过程,证据逐层建立,直到不存在其他解释为止。如果美国宇航局Mars2020火星车也能找到类似诱人的证据,那么这些发现将代表我们对生活的总体理解的一个改变。而且,虽然极不可能,但ExoMars当然有可能对一些活的火星微生物产生影响。

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