岩石上发现的神秘紫色薄层
【菜科解读】
2021年9月10，美国航太总署毅力号火星探测车任务的第198个火星日，它在一块名为「罗切特」（Rochette）的岩石上拍摄了这张自拍照。
照片上还可以看到毅力号使用机械手臂钻取岩芯样本时留下的两个小洞。
PHOTOGRAPH BY NASA, JPL-CALTECH, MSSSPHOTOGRAPH BY NASA, JPL-CALTECH
美国航太总署的毅力号探测车在2021年5月拍摄了这张岩石「纳塔尼」（Nataani）的照片。
影像的右侧边缘附近有个紫色的薄层；它被一连串的雷射钻出五个小洞，以研究岩石的成分。
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据美国国家地理（撰文：MAYA WEI-HAAS 编译：邱彦纶）：NASA毅力号在火星岩石发现神秘紫色薄层，在毅力号探测车所到之处，几乎都能在岩石上发现神秘的紫色薄层──这也许能为火星可能存在的远古生命提供线索。
红色的灰尘将火星的地表与天空都涂抹成锈红色，但美国航太总署（NASA）的毅力号（Perseverance）探测器车却在铁锈色泽中，发现了另一种颜色──在这位「机器人地质学家」造访的几乎每个地点，都出现紫色斑块。
这种颜色在部分岩石上形成光滑的薄层，在另一些岩石上则是留下油漆般的斑点。
洛斯阿拉莫斯国家实验室（Los Alamos National Laboratory）的地球化学家安．欧里拉（Ann Ollila）在最近举行的美国地球物理联盟（American Geophysical Union）会议上，提出了对这些岩石薄层的初步分析。
她说还有一些岩石的局部看起来像被洋红色的「糖霜」覆盖住。
这些颜色出现在各种形状和大小的岩石上──即使是微小的鹅卵石也不例外。
但这些薄层究竟是如何形成的呢？欧里拉说：「我真无法给出好答案。
」
科学家希望能更深入探讨这个谜团。
「随着我们的分析持续进行，有很多事情值得期待。
」尼娜．蓝札（Nina Lanza）说；她是洛斯阿拉莫斯国家实验室太空与行星探索团队的负责人，一直以来都与欧里拉一起研究这些薄层。
这些神秘斑点的起源将有助于揭露火星历史的线索，包括它是否可能存在远古生命。
在这些薄层形成时，可能已经将周遭状况的资讯写进它们的化学和矿物组成之中，这能帮助科学家重建早已消失的环境。
它们还可能还握有更多火星生命存在的直接证据：在地球上，就有许多微生物塑造了类似的岩石表层。
研究这种类型的地壳结构，也能帮助科学家更了解其他行星的运作方式。
纽约尼加拉大学的环境微生物学家卡珊德拉．玛诺莎（Cassandra Marnocha）这么问道：「地质作用有多普遍？在不同的星球上又有何差异？」
紫色薄层
这些紫色的火星薄层是在耶泽罗陨石坑（Jezero crater）中发现的，这个45公里宽的凹坑源自数十亿年前的陨石撞击，曾经有个古老的湖泊位于此处。
毅力号于2021年2月在这个陨石坑着陆，菜叶说说，此后一直在陨石坑中漫游。
在探测车行进路线上的几乎每一站，其拍摄照片中都会出现这些紫色「亮点」。
虽然火星上的岩石薄层并不是个新发现，但耶泽罗陨石坑中频繁出现的紫色斑点，让科学家抓破了头也想不出个所以然来。
「我们在过去的探测车任务中，从未见过这些特殊的紫色斑块。
」普渡大学的布莱德里．加尔辛斯基（Bradley Garczynski）也在最近的美国地球物理联盟会议上发表了对这些薄层的分析报告。
加尔辛斯基利用一对「桅杆相机-Z」（Mastcam-Z）拍摄的影像来研究薄层。
他说，这对相机「基本上可说是探测车的科学之眼」，让科学家藉由各种滤镜捕捉特定波长光线所拍摄的影像，来大致了解岩石的组成。
欧里拉和她的同事正使用探测器的「超级相机」（SuperCam）对薄层进行更近距离的观察，该相机能够向岩石发射雷射，使一小部分的物质蒸发，以研究其元素组成。
每次发射雷射时，会在岩石表面钻出一个小洞，并发出「啪」的一声。
探测车上的麦克风可以捕捉到这个声音，让科学家知道雷射何时穿透薄层并进入下方的岩石。
这些声音同时也会揭露岩石的一些属性，例如硬度。
#p#分页标题#e#初期的分析结果显示，紫色的薄层似乎比下方的岩石还软，化学属性也不同。
加尔辛斯基表示，根据桅杆相机-Z的影像，薄层可能含有数种氧化铁。
欧里拉也说，超级相机的分析显示薄层富含氢，偶尔也会有镁。
氢的存在显示水在紫色斑块的形成中发挥了作用。
氧化铁也指向有水参与其中，有点像是雨水会在自行车上形成铁锈那样。
进一步研究或许能解开关于这颗红色星球潮湿过去的大量讯息，包括水在耶泽罗陨石坑中停留了多久，甚至是湖泊本身的化学组成。
加尔辛斯基表示：「薄层的存在可能是这个故事的关键。
」
然而，紫色斑块的位置却有点神秘。
毅力号目前的路线并没有穿过湖泊沉积物，而是穿过冷却岩浆形成的岩石。
这些岩石是如何抵达目前所在的陨石坑底部？水又是何时以何种方式接触这些岩石？这些问题都还不清楚。
蓝札说：「如果要我猜，在耶泽罗陨石坑的所有物质中，哪里可以找到薄层，我可能不会猜是这里。
」
到目前为止，该团队只分析了一些样本，还正在处理许多挑战。
欧里拉指出，超级相机的不同化学读数和雷射的声音变化似乎没有完全一致。
要将薄层、底层岩石和火星表面无处不在的灰尘的化学特征区分开来，是项复杂的工作。
火星上的强风也干扰了科学家听到雷射声音的时机。
蓝札说：「火星可没想让我们轻松以对。
」
微生物「防晒霜」
在地球上，这样的薄层往往与生命有关。
这也表示火星的岩石薄层可能是天文生物学家的一大利多。
玛诺莎解释，岩石的角落和裂缝可以为恶劣环境中的微生物创造出微小的安全天堂，提供营养、遮挡阳光，或是在干燥的环境中提供水分。
其中有些微生物会代谢从岩石表面冲刷出或溶解在水中的金属，从而形成岩石表面的薄层。
在火星上，薄层甚至能防止火星上强烈的太阳辐射分解脆弱的有机结构，并保存古代微生物死亡后的证据。
早在1970年代中期登陆火星的维京号（Viking）任务期间，就发现了火星上岩石薄层的最早迹象，但一直要等到更多探测车登陆后，科学家才确定这些深色的斑点是另一层物质，而非表面污渍，玛诺莎说。
振奋人心的是，在好奇号（Curiosity）探测车目前正在探勘的盖尔陨石坑（Gale crater）中，发现了富含锰的深色薄层。
这个发现不禁让人想起地球上有种被称为「岩漆」（varnish）的特殊岩石薄层，而这种薄层往往充满了微小的生命形式。
洛斯阿拉莫斯国家实验室的环境微生物学家克里斯．叶格（Chris Yeager）表示，在最近对美国各地岩漆进行的一项调查中，科学家发现了一些「已知的抗辐射细菌」。
耶格尔和他的同事发现，有种特殊类型的蓝绿菌（cyanobacteria）似乎是岩漆中锰含量的关键，它可以聚集金属物质，防止太阳辐射造成的破坏，功能有点像是防晒霜。
蓝札说，在耶泽罗陨石坑中新发现的薄层里，没有被认定为岩漆所需含有的锰，但也并不代表这样的薄层和远古代微生物没有关连。
「谁知道火星微生物会怎么做呢？」
研究团队希望能够进一步解开薄层的化学成分，并寻找可能暗示微生物存在的火星地壳有机物质。
将这些岩石带回地球实验室进行分析，是确认紫色斑块如何形成的少数几种方法之一。
毅力号在穿越陨石坑时，一直在钻探火星岩石样本，并将它们密封在管中，这些密封管将储存在火星表面，等待将来返回地球的任务带回。
虽然这些紫色薄层相当脆弱，欧里拉希望薄层能够经得起采样过程的考验，这样科学家就能在未来进行更仔细的研究。
同时，当毅力号缓慢地驶向耶泽罗三角洲时，研究团队对继续他们的研究工作感到相当兴奋，耶泽罗三角洲是古代河流流入陨石坑时，沉积物所形成的延展冲积扇。
蓝札说：「我们仍处在研究的初期阶段，这只是我们可能遇到的一种物质，我认为还有更多发现等着我们。
」
火星岩石中的强碳信号是否表明可能存在生物活动
因此，只要我们在火星这样的地方检测到强烈的碳信号那么就可能表明有生物活动。
那么火星岩石中的强碳信号是否表明有某种类型的生物过程？当在寻找生命的时候，任何强的碳信号都是耐人寻味的。
它是我们所知的所有生命形式中的一种常见元素。
但有不同类型的碳，并且碳可能因为其他原因在环境中变得集中。
这并不自动意味着生命涉及碳的特征。
碳原子总是有六个质子，但中子的数量可以不同。
具有不同中子数的碳原子被称为同位素。
有三种碳同位素自然出现。
C12和C13是稳定的，而C14是一种放射性核素。
C12有六个中子，C13有七个中子，而C14有八个中子。
当涉及到碳同位素时，生命更喜欢C12。
它们在光合作用中使用它或用来代谢食物。
原因相对简单。
C12比C13少一个中子，这意味着当它跟其他原子结合成分子时，在同样的情况下，它的连接数比C13要少。
生命本质上是懒惰的，它总是会寻求最简单的方法来做事情。
C12更容易使用，因为它形成的键比C13少，它比C13更容易得到，而且当有更容易的方法时生命永远不会采取困难的方法。
好奇号探测器正在火星的Gale环形山努力工作以寻找生命的迹象。
它钻进岩石、提取粉碎的样本并将其放入其机载化学实验室。
好奇号的实验室被称为SAM。
在SAM中，火星车使用热解法来烘烤样品，然后将岩石中的碳转化为甲烷。
热解是在惰性氦气流中进行的，这样可以起到防止发生任何污染的情况发生。
随后，它会用一个名为可调谐激光光谱仪(TLS)的仪器探测气体来寻找甲烷中的碳同位素。
好奇号SAM背后的团队用这种方法观察了24个岩石样本，最近它发现了一些值得注意的事情。
其中6个样本显示出C12和C13的比例升高。
跟地球上的C12/C13比率参考标准相比，来自这六个地点的样本中C12的含量多出千分之七十以上。
在地球上，98.93%的碳为C12，而C13形成了剩下的1.07%。
发表在《PNAS》上的一项新研究提出了这些发现。
它的标题是 《Depleted carbon isotope compositions observed at Gale crater, Mars》，第一作者为来自宾夕法尼亚州立大学的好奇号科学家Christopher House。
这是一个令人兴奋的发现，如果这些结果是在地球上获得的，它们将预示着一个生物过程产生了大量的C12。
在古代地球上，地表细菌产生甲烷作为副产品。
它们被称为甲烷菌，它们是来自古细菌领域的原核生物。
今天，甲烷菌仍存在于地球上--在缺氧的湿地、反刍动物的消化道以及像温泉这样的极端环境中。
这些细菌产生的甲烷会进入大气层，然后跟紫外线发生作用。
这些相互作用产生了更复杂的分子并雨点般地落在地球表面。
它们和它们的碳特征一起被保存在地球岩石中。
同样的事情可能发生在火星上，如果是这样，它可以解释好奇号的发现。
“我们在火星上发现了一些令人感兴趣的东西，但我们真的需要更多的证据来说明我们已经发现了生命，”好奇号火星实验室样品分析的前首席调查员Paul Mahaffy说道，“因此，我们正在研究，如果不是生命，还有什么可能造成我们所看到的碳特征。
”研究人员们在他们的论文中道：“对于在进化的甲烷中观察到的异常贫化的13C，有多种合理的解释，但没有进一步的研究就无法接受单一的解释。
”理解像这样的碳信号的困难之一是我们所谓的地球偏见。
科学家对大气化学和相关事物的了解大多是基于地球的。
因此，当涉及到火星上这个新发现的碳特征时，科学家们会发现要保持他们的思想开放并接受火星上可能不存在的新的可能性则成为了一个挑战。
参与碳研究的戈达德天体生物学家Jennifer L. Eigenbrode指出：“最困难的事情是放下地球、放下我们的那种偏见，真正尝试去了解火星上的化学、物理和环境过程的基本原理。
”此前，Eigenbrode曾带领好奇号科学家组成的国际团队在火星表面发现了无数的有机分子--含有碳的分子。
“我们需要打开思路，跳出框框，”Eigenbrode说道，“而这正是这篇论文所做的。
”研究人员在他们的论文中指出了对不寻常的碳特征的两种非生物解释。
其中一个涉及到分子云。
分子云假说指出，我们的太阳系在数亿年前经过了一个分子云。
这是一个罕见的事件，但它约每1亿年发生一次，所以科学家们不能不去考虑它。
分子云主要是分子氢，但其中可能富含好奇号在Gale环形山探测到的那种较轻的碳。
分子云会导致火星急剧冷却，在这种情况下导致冰川运动。
冷却和冰川会阻止分子云中的轻质碳跟火星上的其他碳混合从而形成高浓度的C12沉积。
该论文指出--“冰川期的冰川融化和冰川期后的冰川退缩应该在冰川地貌表面留下星际尘埃颗粒。
”这个假设是合理的，因为好奇号在山脊的顶部发现了一些升高的C12含量--如Vera Rubin山脊的顶部和Gale环形山的其他高点。
论文指出，这些样本是从各种岩性中收集到的，另外在时间上分布在迄今为止的任务操作中。
尽管如此，分子云假说是一个不太可能的事件链。
另一个非生物假说则涉及紫外线。
火星大气中95%以上是二氧化碳，在这种情况下，紫外线会跟火星大气中的二氧化碳气体发生作用从而产生新的含碳分子。
这些分子会落在火星的表面并成为那里的岩石的一部分。
这个假说类似于地球上甲烷菌间接产生C12的方式，但它完全是非生物的。
“这三种解释都符合数据，”论文的第一作者Christopher House说道，“我们只是需要更多的数据来排除它们。
”“在地球上，会产生我们在火星上探测到的碳信号的过程是生物性的，”House补充道，“我们必须了解同样的解释是否适用于火星或是否有其他解释，因为火星非常不同。
”几乎一半的好奇号样品的C12含量意外地升高了。
它们不仅高于地球的比例，也高于科学家在火星陨石和火星大气中发现的比例。
这些样本来自Gale环形山的五个地方，所有的地方都有一个共同点：它们有古老的、保存良好的表面。
不过科学家们仍在学习火星的碳循环，并且有很多我们仍然一无所知。
根据地球的碳循环对火星的碳循环做出假设是很诱人的。
但碳可能以我们甚至还没有猜到的方式在火星上循环。
无论这种碳特征最终是否成为生命的信号，在了解火星的碳特征时它仍是宝贵的知识。
“界定火星上的碳循环绝对是试图了解生命如何融入该循环的关键，”驻华盛顿特区卡内基科学研究所的好奇号科学家Andrew Steele说道，“我们已经在地球上真正成功地做到了这一点，但我们刚刚开始为火星界定该循环。
”但根据地球的碳循环得出火星的结论并不容易。
Steele清楚地表明了这一点--“地球上的碳循环有一大块涉及到生命，并且由于生命的存在，地球上的碳循环有一大块我们无法理解，因为我们所看到的任何地方都有生命。
”眼下，好奇号仍在火星上工作，并且还将持续一段时间。
这些样本的意义以及对火星碳循环的更好理解就在前方。
好奇号将对更多的岩石进行采样以测量碳同位素的浓度。
它将从其他保存完好的古代表面取样岩石看看结果是否与这些相似。
理想情况下，它将会遇到另一个甲烷羽流并对其进行采样，但这些事件是不可预测的并且也没有办法为其做好准备。
不管怎样，这些结果将有助于为毅力号在Jezero火山口的样品采集提供信息。
毅力号可能会确认类似的碳信号，甚至确定它们是否是生物信号。
实际上，毅力号也在收集样本以送回地球。
科学家们将比火星车上的实验室更有效地研究这些样本。
对火星古代生命的研究是一个诱人的前景，但至少现在，它仍是不确定的。
假的？火星生命藏身富含铁的岩石中？
火星上真的有生命吗?千百年来，科学家们一直在研究火星上是否拥有生命。
如今太空专家研究指出火星地下存在着巨大的冰冻水，而水是人类赖以生存的源泉。
随着科学的不断发展，火星有可能成为适合人类生存的第二个地球。
据报道，在地球上的很多地方都可以找到化石，这些远古生物的化石骨骼和外壳可以帮助我们了解地球上生命的进化和历史。
虽然化石是比较常见的，但不是每个死去的生物都会变成化石。
典型的化石通常是有机体在泥土或淤泥中死亡时形成的。
软组织腐烂，但伴随着沉积物硬化成岩石，矿物质会渗入骨骼和外壳中形成化石。
由于地球始终是个潮湿的动态世界，我们有丰富的化石记录，它们跨越数十亿年的时间范畴。
原则上，化石可以在任何有水和生命的星球上形成。
可能有遥远的系外行星上有着丰富的化石历史，包括火星。
火星现在的表面是干燥、寒冷的，而且经常处于紫外线辐射的烘烤，这些都不利于生命存在。
但早期火星与现在截然不同，那是个温暖、潮湿的世界，拥有广阔的海洋。
几十亿年前，火星就像地球这样适合生命生存，那里很有可能出现了生命。
潮湿的环境也使化石形成成为可能。
如果在火星上真有化石存在，我们今天应该能找到它们。
多年来，天文学家一直在努力确定火星是否曾经有过原始的生命形式。
我们已经知道这颗红色的行星在早期就有水，但是它有足够的时间来支持微生物的进化吗？科学家们曾有几次在火星上寻找生命的尝试，到目前为止，我们已经发现了诱人的线索，但还没有明确的火星生命迹象。
关键是要知道在哪里寻找。
美国宇航局NASA和欧洲航天局ESA都认为，这个问题的答案可能隐藏在火星表面，并计划进行深入研究。
他们希望研究火星表面能揭示过去生命的重要线索或痕迹，但这项任务有个重大挑战：机器人300024,股吧探测器无法探测到整个星球，科学家们不得不挑选出几十亿年前最适合生存的地点。
爱丁堡大学的研究人员在最新研究中指出，尽管选择可能会因一系列因素而有所不同，但在火星古湖遗址附近发现的、富含铁元素的岩石可能是最值得搜索的目标。
大约30亿到40亿年前，这些沉积岩在湖泊河床的泥土和粘土中形成，或者是在火星有水和适宜天气条件下形成的。
研究人员表示，，这些岩石中含有的铁和硅可能有助于化石的保存，使它们成为保存古代生命线索的最佳地点，如果它们真的存在。
更重要的是，这些岩石比地球上相同年龄的岩石保存得更好。
正如研究人员所说，这是因为板块构造运动或岩石运动形成了行星的外壳。
在地球上，这个过程很常见，可以在特定时间内摧毁隐藏在其内部的化石，而火星则不受任何类似的影响。
该研究小组将地球上的化石和石化过程数据与之前的火星探测器和轨道飞行器收集到的地质勘探数据结合起来，得出了这些结果。
爱丁堡大学的肖恩⋅麦克马洪Sean McMahon在
