太空中微小的斑點(diǎn)可能是尋找火星生命的關(guān)鍵

明年，NASA和歐洲航天局(ESA)將向火星發(fā)送新的探測(cè)器以尋找前世的證據(jù)。

正如之前的任務(wù)所發(fā)現(xiàn)的那樣，火星過(guò)去的溫暖和潮濕，具有可能維持生命的條件。目前圍繞火星運(yùn)行的衛(wèi)星也顯示，有許多地方曾有水存在于地表上。

尋找生命的困難不在于尋找有水的地方，而在于確定生命必需營(yíng)養(yǎng)素與水的重合點(diǎn)。

微小氣象意味著潛在的生命

為了生活進(jìn)入一個(gè)新的環(huán)境并生存，它需要必需的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，如碳，氫，氮，氧，磷和硫(一起稱(chēng)為CHNOPS)，以及其他微量元素。它還需要從環(huán)境中獲取能量。地球上一些最早的生命形式通過(guò)氧化礦物質(zhì)獲得能量。

火星的地殼主要由侵入性和火山玄武巖(與夏威夷的熔巖形成的巖石相同)構(gòu)成，這種玄武巖并不特別富含營(yíng)養(yǎng)。然而，眾所周知，隕石和微隕石不斷為行星表面提供必需的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。

我們的團(tuán)隊(duì)研究了大氣進(jìn)入火星后會(huì)有多少宇宙塵埃(彗星和小行星塵埃)存在，以及它將作為微隕石積聚在地表上的位置。

我們模擬了大氣進(jìn)入火星的加熱和氧化效應(yīng)，發(fā)現(xiàn)大多數(shù)直徑小于約0.1-0.2mm的顆粒不會(huì)融化，這取決于它們的成分。就積聚在火星表面上的材料而言，這種尺寸的顆粒比較大的顆粒更為常見(jiàn)。

在地球上，與大于4毫米的隕石相比，這個(gè)尺寸范圍內(nèi)大約100倍的宇宙塵埃積聚在地表上。盡管在大氣進(jìn)入地球期間大量融化和蒸發(fā)。

作為我們研究的一部分，我們?cè)谀习拇罄麃喌腘ullarbor平原上使用了一個(gè)類(lèi)似的場(chǎng)地(它和火星一樣，在風(fēng)化的沉積物上坐落在破裂的基巖上)，以檢查風(fēng)是否會(huì)導(dǎo)致微隕石在可預(yù)測(cè)的位置積聚。

我們從各種樣本點(diǎn)發(fā)現(xiàn)了1600多個(gè)微隕石。

來(lái)自澳大利亞Nullarbor平原的剖面微隕石的顯微鏡圖像。亮球是鐵鎳金屬，灰色礦物是鐵氧化物。圖片來(lái)源：安格斯羅杰斯

我們的觀察表明，由于許多微隕石比普通砂粒更密集，它們很可能在基巖裂縫和富含礫石的表面積聚，而較輕的顆粒已被吹走。我們的樣品通常每千克含有數(shù)百個(gè)微隕石。

加在一起的幾個(gè)因素表明，微型隕石在火星上的含量要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于地球上的微隕石。對(duì)于火星45億年歷史的大部分時(shí)間而言，預(yù)計(jì)這將成為現(xiàn)實(shí)。

即使是火星人也需要營(yíng)養(yǎng)

未熔化和部分熔化的微隕石向火星表面提供復(fù)雜的碳化合物，這是生命的基石。它們還通過(guò)礦物schreibersite提供減少磷的唯一來(lái)源，已經(jīng)證明它與簡(jiǎn)單的羥基化合物反應(yīng)形成生命的前體。

微小隕石還提供其他還原的礦物質(zhì)，如硫化物和鐵鎳金屬，可被原始微生物用作能源。因此，它們提供必需的營(yíng)養(yǎng)素和能量源，可以使現(xiàn)有的微生物遷移和持續(xù)存在。

許多科學(xué)家認(rèn)為，地球上的生命可能始于海底地?zé)嵬L(fēng)口或火山溫泉，如黃石公園或羅托魯瓦火山溫泉。在它們之下，水在熱的地殼中循環(huán)，從巖石中溶解營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)并將它們向上運(yùn)送到通風(fēng)口，在那里溫度和化學(xué)性質(zhì)發(fā)生巨大變化。

這創(chuàng)造了一系列利基環(huán)境，其中一些環(huán)境具有水，溫和條件和終身化學(xué)的理想組合。

過(guò)期的靈魂探測(cè)器發(fā)現(xiàn)了火星上已經(jīng)滅絕的火山泉的證據(jù)，更多的是從軌道觀測(cè)中推斷出來(lái)的。這些火山彈簧被認(rèn)為是NASA火星2020火星探測(cè)器的著陸點(diǎn)，但最終選擇了Jezero Crater。

Jezero Crater在三角洲系統(tǒng)中結(jié)合了水生產(chǎn)渠道，在沉積巖中含有粘土和碳酸鹽礦物。這些是保存 地球化學(xué)生命跡象的理想選擇。同樣，Oxia Planum已被選為ESA ExoMars火星車(chē)的著陸點(diǎn)，該火星車(chē)還包含沉積礦床中的粘土。

雖然Jezero Crater或Oxia Planum都沒(méi)有已知的火山泉，但它們?nèi)匀皇撬Y源豐富的環(huán)境，火星上可能存在生命。

微小隕石提供的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)可以讓生命遷移到這些地方并在這些地方持續(xù)存在，甚至可以提供生命的成分，遠(yuǎn)離火星的火山泉。

隨著2020年的工作計(jì)劃，我們可能很快就會(huì)成為有史以來(lái)最偉大的科學(xué)突破之一