火星上富含鐵的礦物可能含有生命的脂肪酸？

英格蘭南部的一條小溪可以為尋找火星上遠古生命證據提供指引，這種形式的脂肪酸存在於一種富含鐵的礦物質中，名為goethite。倫敦帝國理工學院(Imperial College London)的研究人員前往英國南海岸多塞特郡(Dorset)，對流入聖奧斯瓦爾德灣(St Oswald』s Bay)的酸性溪流進行取樣。這條酸度為3.5的溪流被認為與30億年前早期火星赫斯佩里時代的水類似。溪流流過白堊紀時期的砂岩層。在那個遙遠的年代，森林大火將木炭沉積在沙灘上。細菌可以在木炭上生存，用硫酸鹽分解木炭，產生硫鐵礦或「傻瓜金」。

涓涓細流匯入英國南海岸的聖奧斯瓦爾德灣，在那裡，模擬火星的條件使得富含鐵元素的礦物質中保存著生命中的脂肪酸。圖片：Imperial College London

快進到今天，溪流中的水氧化了黃鐵礦，產生了一種弱硫酸，使水具有pH值，而各種硫酸鐵礦物沉澱到河床上，包括一種叫黃鉀鐵礬的礦物。黃鉀礬擅長捕捉有機物，尤其是酸，它們是生命產生的最常見有機化合物。隨著時間的推移，水會將黃鉀礦轉變成另一種被稱為goethite的礦物質。在乾燥的環境中，比如在火星上，goethite會脫水成另一種富含鐵的礦物質，叫做赤鐵礦，這就是為什麼火星是鐵鏽紅色的原因。Jarosite, goethite和hematite都是在火星上被大量發現。帝國理工學院的研究人員（Jonathan Tan, James Lewis和Mark Sephton）發現溪中的goethite含有豐富保存完好的脂肪酸。基於這些豐富的物質，並假設古代火星上存在著與多塞特河相似的微生物，研究人員估計在這個紅色的星球上，至少有286億公斤的脂肪酸被鎖在富含鐵岩石中。

明確的生物標誌物

有機地球化學教授和帝國理工學院地球科學與工程系主任Sephton說：在火星上發現由碳原子長鏈構成的脂肪酸的重要性不應該被低估，因為它們將是一個明確的生物標誌。如果只是把碳原子以一種非生物的方式扔在一起，那麼在碳原子形成18個碳原子鏈之前，還有5萬個其他可能的同分異構體。18-碳原子脂肪酸的存在幾乎肯定是由生物過程產生的。訣竅就是找到火星上的脂肪酸，如果它們存在的話。美國宇航局「好奇號」探測器上的火星(SAM)儀器套件的樣本分析工作是將泥土和岩石樣本烘烤，使有機分子蒸發，使機載氣相色譜質譜計(GCMS)更容易探測。

「好奇號」探測器在維拉魯賓嶺登陸，它可能在那裡搜尋古代火星微生物留下的脂肪酸。圖片：NASA/JPL-Caltech/MSSS

薩姆還帶了9個密封的「濕化學」杯子，每個杯子都裝滿了化學物質。當樣品與這些化學物質混合併加熱到900攝氏度時，這些化學物質就能將任何有機分子轉化為更容易揮發的產品，從而使GCMS更容易分析。其中兩個杯子裝滿了四甲基氫氧化亞銨(TMAH)和甲醇，用它們可以檢測到脂肪酸，這兩個杯子都還沒有用過。美國國家航空航天局戈達德太空飛行中心的詹妮弗·本特布羅德說：在實驗中只做了兩次嘗試，她領導著科學小組最近在火星上發現了有機分子。該團隊正在考慮所有的選擇，包括維拉·魯賓嶺(Vera Rubin Ridge)附近的富含粘土的岩層，這是自任務開始以來一直是分析的關鍵目標。

採集正確的樣本

測量多塞特河中水的pH值，圖片：Imperial College London

起源仍不確定，但有機分子在火星上的存在，預示著火星上可能存在古代生命。然而Sephton認為富鐵的goethite樣品是富粘土材料的附加選擇。2008年美國宇航局的鳳凰號著陸器發現，火星表面被某些礦物質覆蓋，這些礦物質在加熱時會釋放氧氣，而氧氣與有機化合物結合併破壞它們。黃鉀鐵礬是其中的一種礦物質，但針鐵礦不是。這意味著，如果火星上的任何遠古生命留下脂肪酸，這些脂肪酸被包裹在jarosite中變成了goethite，那麼這些脂肪酸仍然是可以檢測到的。

Sephton說，選取正確的樣本是至關重要的，可以得到最好的儀器，最好的技術，但是如果得到了錯誤的樣本，就不會發現任何脂肪酸，在多塞特所做的工作就是嘗試提供信息，讓火星上的樣本得到最好的選擇。研究結果還顯示，前往智利的阿塔卡馬沙漠、南極洲或西班牙的里約熱內盧. Tinto河流域等異國他鄉進行昂貴而耗時的實地考察，並不總是需要尋找火星類似物，帝國理工學院團隊研究的這條河流只有一米寬。Sephton說：在河流的邊緣有中性的pH值條件，在中心有非常酸性的條件，作為地球化學家，這給我們提供了很好的機會來追蹤這些條件的發生和消失。

帝國理工學院的研究人員在聖奧斯瓦爾德灣工作，圖片：Imperial College London

如果了解詳細的化學成分，那麼這些微模擬點可以給你提供超過公里大小的模擬點。在未來的幾年裡，「好奇號」將與美國宇航局的「火星2020」漫遊者和歐洲-俄羅斯的「ExoMars漫遊者」聯合在一起。「好奇號」和「好奇號」都將配備在太空實驗室，可以探測到脂肪酸或其他有機化合物，從而證明火星曾經有生命居住過。火星上充滿了驚喜，永遠不知道我們接下來會遇到什麼。這項研究發表在《科學報告》上，由英國航天局資助。

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