火星維拉魯賓山脊上采集的巖石樣本中碳—12含量異常豐富。圖片來源：NASA/JPL-CALTECH/MSSS
自2012年以來，美國宇航局的“好奇號”火星探測器在火星表面穿越，在巖石中鉆孔采樣，并在其搭載的化學實驗室中進行分析，試圖梳理火星存在生命的證據。
1月17日，該火星探測器項目的科學家在美國《國家科學院院刊》公布了一個有趣的關于碳的現象，這不一定是火星曾存在生命的證據，但十分奇怪。他們發現，“好奇號”探測到一些巖石的碳中含有大量的輕碳同位素。在地球上，這是古微生物存在的有力證據。
然而，考慮到這是在火星上發現的，研究人員不愿意輕易下結論，因此他們一直在尋找該現象的非生物學解釋，包括紫外線和星際灰塵。
研究論文第一作者、美國賓夕法尼亞州立大學帕克分校生物地球化學家Christopher House說，研究確實增加了微生物曾經存在乃至今天仍存在于火星上的可能性。
碳以兩種穩定的同位素形式存在：“輕”的碳—12和較“重”的碳—13。由于碳—13多了一個中子，形成的分子鍵會稍“堅固”一些。因此，生命進化中選擇了更易分解的碳—12。生命活動產生的大多數有機分子也都富含碳—12，例如，與深海熱液噴口排放的非生物甲烷相比，來自稻田的甲烷含有更多輕碳。
研究小組觀察了“好奇號”穿越蓋爾撞擊坑（里面有古老湖泊的泥巖）時，一路上鉆取的24個不同巖石樣本。不同樣本的分析結果差異很大，其中，在6個點上鉆取的樣本的碳—12、碳—13含量比基于地球的參考標準高70%以上。
“這是戲劇性的發現。”House說，來自山脊頂部和撞擊坑其他地形高點的樣本中，上述現象最明顯。因此，研究小組認為，富集碳是數十億年前從大氣中沉積而來的，不是湖泊沉積物留下的。
將輕碳濃縮到如此高的水平可能需要多個步驟，研究人員對該過程進行了推測。
一種推測是火星深處微生物以巖漿中較輕的碳為食，釋放甲烷氣體。然后，地表的其他微生物以排放的甲烷為食，進一步提高輕碳含量，并在其死亡后將輕碳固存。
但是，火星探測器尚未發現古代微生物的物理痕跡。因此，研究人員認為，火星深處的微生物也有可能是在紫外線驅動下濃縮輕碳的。紫外線可能會分解微生物產生的甲烷，進一步富集輕碳，同時產生甲醛等子產物，最終沉積在火星表面。
此外，還有可能是年輕太陽系包括早期的火星，穿越了一個含有氣體和塵埃的星際云。科學家認為這種現象每1億年左右會發生一次。這種星際云中含有輕碳，與“好奇號”觀測到的碳相當。塵云可能阻擋了陽光，使火星深度凍結、形成冰川，阻止了宇宙塵埃中的輕碳被其他碳源稀釋。House說，上述事件發生是一個極大的巧合，且蓋爾撞擊坑沒有冰川存在的證據，但是，這種可能性不能排除。
未參與該研究的加利福尼亞大學行星科學家Mark Harrison也認為，碳富集的確是古代生命存在的一個暗示，但是通過這種跡象判斷生命存在與否，在地球上也是存在爭議的，因此，不能排除非生物學的解釋。要解開上述謎團，需更多的探測和研究。（徐銳）
相關論文信息：https://www.pnas.org/content/119/4/e2115651119
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