康小八地理网

主页 > 宇宙 >

[宇宙] 下一个火星任务:到火星上寻找生命化石?

  美国宇航局下一个火星探测任务就是将火星车送到可能存在生命化石的地点,去采集岩石样本。那么,究竟哪些地点可能有这类化石呢?又有哪些岩石中可能保存有火星生物的遗迹?远在地球上的地质学家需要什么手段才能证明某些岩石构造是生物原因形成的呢?



  上图是玻利维亚发现的叠层岩化石。这种岩石或许能为我们在火星上发现生命提供线索。


  摄影:FRANS LANITNG, NATIONAL GEOGRAPHIC CREATIVE


  另外一种岩石,叠层岩,也是现存生命的主要居住场所。在地球上,这种浅水中层层叠叠的岩石是由微生物席(类似于粘液的物质将小生物体聚在一起形成的薄饼状聚居场所)生成的。微生物席就像是捕蝇纸,能够捕捉沉积物。随着微生物不断地往沉积物上方涌动,便形成了叠层岩。


  今年8月份,一支地质队宣布,他们在格陵兰岛发现了一个已有37亿年历史的叠层岩,是迄今为止地球上发现的最古老的化石。但是,即便有地球上的岩石样本,也并非所有科学家都确信这些远古的结构就是化石,因为,没有微生物席,叠层岩也能形成。


  Farley说:“观察叠层岩跟观察一片树叶的形态结构可不一样。那种东西非常微妙。”


  不过,他仍然坚信火星车能够通过岩石的纹理、单颗微粒的大小和有机化合物的分布来鉴别出火星上可能存在的叠层岩。


  Farley说:“你肯定能鉴别出你期望微生物席产生的那种岩石类型。”


  那些东西到底在哪?


  虽然搜寻化石的科学家们已经知道他们要去寻找什么,但是,横亘在他们面前的还有一个更加复杂的问题:从哪里开始搜寻?


  寻找生命时,美国宇航局的口头禅是“跟着水走”。该机构甚至已经在火星上划定了可能存在现代微生物的“特区”,比如在某些撞击坑陡峭的岩壁上定期往下流的液态盐水区域。


  但是,探索这些特区,会对行星保护带来巨大挑战:太空探测器永远不能完全无菌化,探索火星特区可能会造成污染,并因此妨碍我们寻找真正的外星生物。


  幸运的是,火星2020号火星车将只探索曾经有水而现在无水的区域。


  最有可能存在岩石构造的地点已有41亿年至37亿年历史。地质学家将这一时期成为“诺亚纪”。这一时期内,火山爆发将火山灰和气体喷向大气层,困住了太阳的热量,使火星变暖,液态水可能同时存在于地表以上和以下。


  这一时期也与随后的“大轰炸”重合,当时,靠近太阳的几个岩质行星遭遇了彗星和小行星的无情冲撞。科学家认为,这种宇宙撞击为生命创造了有利条件。强力撞击会为火星地表带去更多的水,并将地下矿物质激发出独特的化学特性。


  在某些情况下,这种撞击会造成裂缝,并产生大量热能,形成热井,而许多人认为,热井是酝酿生命所需有机化合物的天然实验室。


  有了这样那样的标准之后,美国宇航局目前为火星2020号火星车拟定了8个曾经有生命居住过的着陆地点。


  包括Mustard在内的一些研究人员所支持的地点靠近伊希地平原(IsidisPlanitia)的边缘。这片宽1496千米的平原是一个大天体与火星碰撞形成的。


  Mustard看好这个区域有几个原因。首先,地表特征,如远古撞击坑湖泊和沟壑显示,水曾流经过这里;另外,地质活动产生了一条明显的时间线。大约39亿年前,撞击形成了伊希地平原,而附近的大瑟提斯高原(Syrtis Major)则是在大约36亿年前的一场火山喷发后形成的。


  Mustard认为:“两者相差的3亿年空窗期里,发生了许多活动。”他认为该地区的矿藏中存在这些活动的有力证据:橄榄石。


  他说:“这种美丽的矿石能制成极佳的珠宝,而且还有一些非常有意思的特征。它很容易被化学反应风化、分解,而在此过程中,它会产生氢气。”而氢气,是维持微生物种群的极佳原料。


  一些研究人员认为,在地球转变成生机勃勃的星球过程中,这种化学反应非常关键。不仅如此,橄榄石分解的过程中还会产生碳酸盐化合物,而伊希地平原里也存在这种物质。


  “如此看来,哇哦,我们已经彻底弄清楚了地球上的地质变化过程与微生物息息相关。那么,火星上是否也是如此呢?这些矿物质给了我们自然而然而又激动人心的理由,去寻找岩石中保存的生物特征。”


  丘陵里的生命?


  Mustard补充说,他并不怎么看好湖床环境,而是更关注那些曾经是热井的地点。


  他说:“必须要有光合作用或其它进化方式才能产生地球湖泊里所保存的那种生物环境。万一火星上没有这种条件呢?”在他看来,火星上的生命更有可能靠地热或矿物质丰富的热区产生的能量来生存的。


  行星科学研究所的Jim Rice也非常渴望能探索远古的火星温泉,更具体地说,就是美国宇航局的勇气号火星车在古谢夫撞击坑里所发现的那些温泉。勇气号在一个名叫“本垒”的地方发现了乳白硅石矿。 



  火星轨道探测器拍摄的这张拼图显示了古谢夫撞击坑的地貌。


  曾担任勇气号与机遇号火星车地质研究团队负责人的Rice说:“自然状态下,要形成硅石,必须要有大量的水和高温。这就说明,‘本垒’周围曾有大量的水和热量。那里很可能曾经有温泉,甚至可能有间歇泉喷发。”


  与伊希地平原一样,古谢夫撞击坑也有许多碳酸盐岩,这一点让人更加兴奋,因为这类岩石不会在酸度很高的水中形成。


  Rice解释说:“碳酸盐岩说明,那里的水的pH值更接近中性。”这就表明,古谢夫撞击坑的水比机遇号火星车在子午线平原(MeridianiPlanum)发现的水更适合生命存在,因为后者的水散布多处,而且“化学成分像是蓄电池酸液一样”。


  黏土矿的存在进一步证明了古谢夫撞击坑曾是一个活跃的地方。黏土矿要在水里多年才能形成,而且与碳酸盐岩一样,黏土无法在酸性环境中形成。“从地质学角度来说,水必须存在相当长一段时间。可不是像唾沫星子一样,一会儿就没了。”


  今年早些时候,亚利桑那州立大学的两名地质学家对勇气号的发现有了另外一种很有意思的解读。硅石矿的独特形状(像是从火星土壤中钻出来的花椰菜),与智利阿塔卡马沙漠的间歇泉中某些细菌形成的硅石构造极其类似,而该沙漠里的环境可能与数十亿年前古谢夫撞击坑的环境很相像。



  美国宇航局的勇气号火星车拍摄的这张硅石构造照片,与地球上的微生物塑造的花椰菜状结构非常相似。


  与叠层岩一样,花椰菜状硅石也可能是自然形成的,而且科学家们需要进一步研究才能得出确切结论。


  许多这类矿藏和构造,都集中在古谢夫撞击坑里一片直径960多米的哥伦比亚丘陵(Columbia Hills)里。Rice称,如此众多的地质奇观集中在这么一个相对较小的区域,使这个地点成了一个非常吸引人的着陆地点。他还指出,我们已经调查过这片区域了。


  他说:“回到那里似乎是很自然而然的事情。我是一个野外地质学家。在野外地质学领域,你会尽可能多地返回到各个地点。”


  近距离邂逅


  火星2020号火星车上搭载的仪器设备会有鉴别岩石样本,辨别其中是否含有化石的能力,但是,火星车本身无法确认化石的存在。


  这就要等到岩石被送回到地球的那一天,这要么通过未来的人类登陆计划实现,要么通过机器人样本回收项目实现。地球上的地质学家们一旦能用双手触摸到这些岩石样本,他们就可以使用最先进的仪器设备来寻找化石。


  正如研究古代化石需要付出艰辛努力一样,要证明岩石构造是生物原因而非地质原因形成的,也需要大量证据。而火星研究人员将面临着史无前例的压力,来证明那些岩石所包含的生命迹象与我们地球上发现的任何东西都不一样,亦即,真正的“外星”。


  Mustard说:“真是棒极了。生命形式绝对有可能拥有一种不同的生物化学构成。如果它们与我们面对面邂逅,希望我们能够鉴别出其生物性的一面,而不要将其确认为一种地质构造。


  (译者:mikegao)


  以上内容转载自互联网,并不代表本站赞同其观点和对其真实性负责。

    返回顶部