日本东京工业大学地球生命科学研究所(ELSI)的研究科学家小林敦子(Atsuko Kobayashi)和日本航天研究局太空与宇航科学研究所的研究科学家小池瑞穗(Mizuho Koike)组成的研究小组在火星陨石中碳酸盐矿物中的一种物质发现了含氮有机物。
日本东京工业大学地球生命科学研究所(ELSI)的研究科学家小林敦子(Atsuko Kobayashi)和日本航天研究局太空与宇航科学研究所的研究科学家小池瑞穗(Mizuho Koike)组成的研究小组在火星陨石中碳酸盐矿物中的一种物质发现了含氮有机物。自从火星的Noachian时代(4.1至37亿年前)以来,这种有机材料最有可能保存了40亿年。由于碳酸盐矿物通常会从地下水中沉淀出来,因此这一发现表明,早期火星是一个湿润且富含有机物的地方,本来可以居住并有利于生命的开始。
数十年来,科学家一直试图了解火星上是否存在有机化合物,如果存在,它们的来源是什么。尽管基于火星探测器的火星探测的最新研究已经发现了有关火星有机物的有力证据,但对它们的来源,年龄,分布和保存的广度以及它们与生化活性的可能关系知之甚少。 。
火星陨石是火星表面的一部分,它们本身由于流星撞击而炸毁进入太空,最终降落在地球上。他们提供了有关火星历史的重要见解。特别重要的是一种陨石,它的名字以1984年发现的南极地区命名,名为Allan Hills(ALH)84001。它包含橙色的碳酸盐矿物质,是从40亿年前火星近地表的咸液态水中沉淀出来的。这些矿物记录了火星的早期水环境,因此许多研究试图了解它们的独特化学性质,以及它们是否可能为火星上的古代生活提供证据。但是,先前的分析遭受了南极冰雪造成的陆地物质的污染,很难说陨石中有多少有机物质是真正的火星。除碳之外,氮(N)是地球生命的重要元素,也是行星系统进化的有用示踪剂。但是,由于先前的技术限制,ALH84001中尚未测量氮。
由ELSI-JAXA联合团队进行的这项新研究使用了最先进的分析技术来研究ALH84001碳酸盐的氮含量,该团队现在充满信心,他们已经找到了40亿年的第一个可靠证据。含氮的古老火星有机物。
对于地外物质的研究,陆地污染是一个严重的问题。为了避免这种污染,研究小组开发了新技术来制备样品。例如,他们在ELSI清洁实验室中使用银带将宿主陨石上的碳酸盐细小颗粒(大约与人的头发一样宽)除掉。然后,研究小组使用位于JAXA的聚焦于扫描电子显微镜的离子束仪器进一步制备了这些晶粒,以去除可能的表面污染物。他们还使用了一种称为氮K边缘微X射线吸收近边缘结构(μ-XANES)光谱的技术,该技术使他们能够检测到极少量的氮并确定氮的化学形式。附近的火成岩矿物没有检测到氮,
经过仔细的污染检查后,研究小组确定检测到的有机物很可能是真正的火星人。他们还确定了以硝酸盐形式存在的氮(氮是当前火星上的强氧化剂之一)的贡献微不足道,这表明早期的火星可能不含强氧化剂,而且正如科学家们所怀疑的那样,它的氧化程度比现在低。今天。
火星目前的表面过于粗糙,以至于大多数有机物都无法生存。但是,科学家预测有机化合物可以在近地表环境中保存数十亿年。团队在ALH84001碳酸盐中发现的含氮有机化合物似乎就是这种情况,这些碳酸盐似乎已被困在40亿年前的矿物中,并保存了很长一段时间,然后才最终被运送到地球。
研究小组同意存在许多重要的开放性问题,例如这些含氮有机物是从哪里来的?小林解释说:“主要有两种可能性:它们来自火星以外,或者形成于火星。在太阳系历史的早期,火星很可能充满了大量有机物质,例如富含碳的陨石,彗星以及灰尘颗粒。其中一些可能溶解在盐水中并被困在碳酸盐内部。” 该研究小组的负责人Koike补充说,火星早期的化学反应可能是在现场产生了含氮有机物。他们说,无论哪种方式,这些发现都表明火星在变成我们今天所知道的红色星球之前存在有机氮。早期的火星可能更像“地球”,没有那么氧化,更湿润,而且富含有机物。也许是“蓝色”。
来源:东京工业大学