好奇號(hào)重大發(fā)現(xiàn)：火星大氣甲烷異常升高

新浪科技訊 北京時(shí)間12月18日消息，綜合英國(guó)《每日郵報(bào)》以及美國(guó)太空網(wǎng)的有關(guān)報(bào)道，在過(guò)去的幾個(gè)月里，科學(xué)家們已經(jīng)獲得確鑿的證據(jù)證明火星上曾經(jīng)存在水。但還有另外一個(gè)更大的問(wèn)題：那里是否存在過(guò)，或者至今仍然存在著生命？

現(xiàn)在，科學(xué)家們可能即將能夠?qū)@個(gè)問(wèn)題給出同樣確鑿的回答，因?yàn)槊绹?guó)宇航局的好奇號(hào)火星車近期取得了一些關(guān)鍵性的發(fā)現(xiàn)。

好奇號(hào)上的一臺(tái)設(shè)備探測(cè)到空氣重甲烷含量的異常升高，科學(xué)家們認(rèn)為甲烷的形成可能與細(xì)菌類生命體的活動(dòng)有關(guān)——如果被證實(shí)，那么這將是我們首次探測(cè)到另一顆星球上的生命跡象。

好奇號(hào)火星車科學(xué)組成員，美國(guó)密歇根大學(xué)的蘇?！ぐ⑻厝R亞(Sushil Atreya)表示：“這種現(xiàn)象，即甲烷濃度出現(xiàn)暫時(shí)性上升，隨后很快再次下降——告訴我們這里存在一個(gè)本地來(lái)源。有很多種可能性，可能是生物成因的，也可能是非生物成因的，比如水和巖石之間的相互作用?！?/p>

重大發(fā)現(xiàn)

此前在軌道上運(yùn)行的探測(cè)器也曾經(jīng)檢測(cè)到火星大氣中存在甲烷信號(hào)。然而所有此前的發(fā)現(xiàn)都不能與此次探測(cè)到甲烷含量的突然上升相比，加上出現(xiàn)這一現(xiàn)象的位置——蓋爾隕坑恰好也是被認(rèn)為是數(shù)十億年前存在液態(tài)水活動(dòng)的區(qū)域。2012年8月，好奇號(hào)火星車在這個(gè)直徑約96英里(約154公里)的隕坑內(nèi)著陸，此后便一直在開(kāi)展對(duì)周圍地區(qū)的地質(zhì)考察。

近日，美國(guó)宇航局表示，科學(xué)證據(jù)顯示蓋爾隕坑在過(guò)去曾經(jīng)是一個(gè)巨大的湖泊，或許這里曾經(jīng)存在過(guò)適合微生物生存的環(huán)境條件。

這項(xiàng)最新發(fā)現(xiàn)已經(jīng)在《科學(xué)》上刊出，這是好奇號(hào)上搭載的可調(diào)制激光光譜儀(TLS)的分析結(jié)果——這一設(shè)備的原理是使用強(qiáng)烈的激光來(lái)進(jìn)行樣品化學(xué)成分分析。其分析結(jié)果顯示一個(gè)非常低的甲烷含量背景值，而在短短60個(gè)火星日內(nèi)，其含量便飆升了超過(guò)10倍。

在連續(xù)4次測(cè)量中，好奇號(hào)發(fā)現(xiàn)甲烷含量從0.69 ppbv(十億分之一體積單位)一路飆升至7.2ppbv。這一測(cè)量值飆升發(fā)生的區(qū)域高程差在655英尺~985英尺之間(200~300米)，并且距離測(cè)得低背景值的地點(diǎn)僅有短短的0.62英里(約1公里)。

而當(dāng)好奇號(hào)繼續(xù)向前行駛大約1公里的路程之后，高的甲烷含量讀數(shù)便消失了。在這篇最新的文章里，美國(guó)宇航局噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室的克里斯·韋伯斯特(Chris Webster)博士領(lǐng)銜的一個(gè)研究組寫道：“在60個(gè)火星日的時(shí)間里高水平的甲烷含量持續(xù)存在，以及在47個(gè)火星日的時(shí)間里出現(xiàn)的突然下跌并不符合混合效應(yīng)的結(jié)果，而更像是存在某個(gè)本地的甲烷來(lái)源，其一旦消失，空氣中的甲烷氣體便迅速消散了?！碑?dāng)時(shí)的風(fēng)向顯示這個(gè)甲烷本地來(lái)源應(yīng)該位于好奇號(hào)以北方向。

在地球上，生命是產(chǎn)生甲烷的主要來(lái)源，但與此同時(shí)也存在多種非生物成因可以形成甲烷氣體。好奇號(hào)此前探測(cè)到火星大氣中的低甲烷背景值可以被解釋為太陽(yáng)輻射導(dǎo)致有機(jī)物質(zhì)降解時(shí)的產(chǎn)物，這些有機(jī)物質(zhì)可能是由隕石帶到火星上來(lái)的。

然而甲烷含量如此突兀的飆升需要存在一個(gè)本地來(lái)源來(lái)進(jìn)行解釋，而這不太可能與撞擊火星的彗星或隕星有關(guān)。

因?yàn)槿绻嬗幸活w彗星或隕星墜落在附近導(dǎo)致出現(xiàn)了甲烷含量的如此上升，那么這個(gè)墜落的巖石直徑必須有幾米，而它將會(huì)在地面上留下一個(gè)明顯的隕坑，但好奇號(hào)在附近并未發(fā)現(xiàn)這樣的跡象。

與此同時(shí)，甲烷氣體含量在這樣短的時(shí)間里出現(xiàn)飆升，無(wú)法用冰層中捕獲的火山氣體釋放來(lái)進(jìn)行解釋，而用土壤中甲烷氣體的釋放看來(lái)也難以對(duì)此現(xiàn)象進(jìn)行合理解釋。

謹(jǐn)慎解釋

美國(guó)宇航局的科學(xué)家們目前對(duì)于給出結(jié)論非常謹(jǐn)慎，但表示生命活動(dòng)造成甲烷氣體的產(chǎn)生的確是多種可能性的其中之一。他們?cè)谡撐闹袑懙溃骸拔覀冊(cè)诨鹦巧铣掷m(xù)超過(guò)一個(gè)火星年的測(cè)量顯示，在火星上存在微量的甲烷氣體，其產(chǎn)生機(jī)制可能有超過(guò)一種，或者是多種可能機(jī)制共同作用的結(jié)果。”

蓋爾隕坑靠近火星赤道，這是在大約35億~38億年前一顆隕星撞擊火星時(shí)形成的。在它的中央位置存在一座高山，名為“夏普山”，其高出周圍地形超過(guò)5500米。這座山的山麓以及蓋爾隕坑邊緣巖壁似乎顯示出流水沖刷侵蝕的痕跡。好奇號(hào)做出的另外一項(xiàng)重要成果是發(fā)現(xiàn)蓋爾隕坑內(nèi)的細(xì)粒土壤中存在水分。平均每立方英尺(約0.028立方米)土星土壤中的水含量約為量?jī)善访?約合1升)。當(dāng)然它們并非是自由水，而是以與礦物相結(jié)合的形式存在。

與此同時(shí)好奇號(hào)還在一塊被稱作“Cumberland”的巖石上的鉆孔粉末顆粒物中檢測(cè)到不同的火星有機(jī)物分子，這也是人類首次在火星表面物質(zhì)中檢測(cè)到確鑿的有機(jī)物成分。這些有機(jī)物有可能是在火星上形成的，但也有可能是由隕石從其他地方帶來(lái)的。好奇號(hào)項(xiàng)目科學(xué)家，美國(guó)麻省理工學(xué)院的羅杰·薩蒙斯(Roger Summons)表示：“首次在一塊火星地表巖石中檢測(cè)到有機(jī)碳物質(zhì)具有重要意義。有機(jī)物非常重要，因?yàn)樗鼈兛梢愿嬖V我們有關(guān)它們形成與保存條件的信息?！?/p>

他說(shuō)：“反過(guò)來(lái)，這些信息將有助于了解地球-火星之間的差異，并幫助我們判斷由蓋爾隕坑所代表的沉積巖層是否或多或少是有利于有機(jī)物質(zhì)積累的環(huán)境條件。而現(xiàn)在我們所面臨的挑戰(zhàn)是要去往夏普山的山麓并尋找其他可能含有更多種類有機(jī)質(zhì)的巖石。”

研究人員此次還報(bào)道了好奇號(hào)在古老湖床的Cumberland巖石中檢測(cè)到30多億年前與礦物相結(jié)合的水分的結(jié)果，這一結(jié)果顯示古代火星失去了其絕大部分水體并在那之后繼續(xù)喪失其水分。

目前好奇號(hào)已經(jīng)接近夏普山山麓，而在未來(lái)數(shù)月內(nèi)它將開(kāi)始逐漸爬坡?？茖W(xué)家們非常急切地希望對(duì)這座山開(kāi)展探索，這是因?yàn)檫@里存在大量裸露的沉積巖層，從而讓科學(xué)家們有機(jī)會(huì)探查火星的漫長(zhǎng)歷史。

有關(guān)火星上是否存在，或曾經(jīng)存在過(guò)生命，這個(gè)問(wèn)題的答案最終可能將由歐洲空間局(ESA)的ExoMars 探測(cè)器給出解答。這輛重300公斤的火星車按計(jì)劃將在2019年著陸火星。

ExoMars 火星車將裝備一個(gè)6.5英尺(約2米)長(zhǎng)的鉆探機(jī)，并將裝備檢測(cè)生物標(biāo)記的設(shè)備。不過(guò)ExoMars 火星車的著陸區(qū)將不會(huì)是蓋爾隕坑。由于其著陸精度不如好奇號(hào)，因此中央矗立著一座高山的蓋爾隕坑被認(rèn)為是具有高風(fēng)險(xiǎn)的著陸區(qū)。

其他進(jìn)展

而在此之前，12月3日，科學(xué)家們宣布，美國(guó)宇航局的好奇號(hào)火星車近日在火星表面探測(cè)到了復(fù)雜的有機(jī)化學(xué)環(huán)境，并探查到長(zhǎng)期以來(lái)科學(xué)家們一直在搜尋的一類有機(jī)物可能存在的信號(hào)，這種有機(jī)物可能對(duì)于原始生命的產(chǎn)生有所幫助。

好奇號(hào)搭載的“火星樣品分析儀”(SAM)從其檢驗(yàn)的火星土壤樣品中發(fā)現(xiàn)了氯，硫，水以及有機(jī)化合物的信號(hào)，所謂有機(jī)化合物是指含有碳的化合物。然而，目前科學(xué)組還尚無(wú)法確定這些化合物是否真的來(lái)自火星，還是隨著好奇號(hào)被從地球帶來(lái)的污染物。

在此間于舊金山舉行的美國(guó)地球物理聯(lián)盟會(huì)議期間，美國(guó)宇航局戈達(dá)德空間飛行中心的SAM設(shè)備首席科學(xué)家保羅·馬哈菲(Paul Mahaffy)表示：“SAM對(duì)于有機(jī)物無(wú)法給出確切性探測(cè)?！?/p>

好奇號(hào)項(xiàng)目科學(xué)家約翰·格洛岑科(John Grotzinger)表示：“盡管馬哈菲的設(shè)備檢測(cè)到了有機(jī)物的信號(hào)，但首先我們必須確認(rèn)這些物質(zhì)是否的確來(lái)自火星?！?/p>

之所以專門進(jìn)行這樣一次信息發(fā)布，是因?yàn)樯现苡幸粭l流言盛行，稱美國(guó)宇航局的好奇號(hào)火星車有了“巨大的”發(fā)現(xiàn)。為此，美國(guó)宇航局此番專門舉行發(fā)布會(huì)，試圖平息這一謠言。

好奇號(hào)所進(jìn)行的觀測(cè)中還包括高氯酸鹽，這是一種由氧氣與氯之間相互反應(yīng)產(chǎn)生的化合物，此前美國(guó)宇航局的鳳凰號(hào)著陸器曾經(jīng)在火星的北極地區(qū)檢測(cè)到這種化合物的存在。

好奇號(hào)的SAM設(shè)備使用一個(gè)微型爐子對(duì)火星土壤與塵埃樣品進(jìn)行加熱，并對(duì)其釋放出來(lái)的氣體進(jìn)行分析以判斷其化學(xué)成分。實(shí)驗(yàn)中所采用的火星土壤樣品則是由好奇號(hào)機(jī)械臂上的一個(gè)勺子設(shè)備抓取并送樣的。

當(dāng)好奇號(hào)將含有高氯酸鹽的樣品放在SAM爐子中加熱時(shí)，它會(huì)釋放出氯化甲烷化合物，這是一種含碳的有機(jī)物質(zhì)。

美國(guó)宇航局官員在一份聲明中表示：“這里的氯顯然是火星本地的，但其中的碳有可能來(lái)自地球，由好奇號(hào)從地球帶到了那里。由于SAM設(shè)備的檢測(cè)靈敏度極高，因而被檢測(cè)出來(lái)?！?/p>

這項(xiàng)發(fā)現(xiàn)是好奇號(hào)對(duì)其沿途一片風(fēng)成塵土沙粒覆蓋區(qū)域進(jìn)行考察時(shí)做出的，這片區(qū)域被稱作“巖石巢(Rocknest)。這片區(qū)域地勢(shì)平坦，距離好奇號(hào)的首個(gè)考察目的地——高度約5000米的夏普山山麓一片被稱作“格列尼格”(Glenelg)的區(qū)域仍然還有數(shù)英里的路程。夏普山(Mount Sharp)是好奇號(hào)火星車的著陸區(qū)，巨大的蓋爾隕坑中央高高隆起的一座高山。(晨風(fēng))