美国宇航局通过好奇号揭示了盖尔陨石坑岩石中保存脂肪酸的证据

美国宇航局研究人员公布了一项研究结果，该研究确定了火星上迄今为止发现的最大有机分子。此次探测是使用好奇号机器人进行的，该机器人自 2012 年以来一直在盖尔陨石坑运行。这些物质包括癸烷、十一烷和十二烷，可能是古代岩石中保存的脂肪酸碎片。

这项研究发表在《天体生物学》杂志上，分析了 2025 年 3 月收集的样本。科学家得出的结论是，已知的非生物过程并不能完全解释这些分子的丰度。该研究将流动站数据与实验室实验和数学模型结合起来。

所分析的岩石在大约 8000 万年的时间里一直暴露在宇宙辐射下。这种暴露降解了一些原始有机材料，但推断的数量超出了从非生物来源预期的数量。

好奇号任务和盖尔陨石坑探索

好奇号机器人于 2011 年发射后于 2012 年 8 月抵达盖尔陨石坑。选择该地区是因为它提供了古代水生环境的证据，其沉积物表明数十亿年前存在湖泊。火星车配备了火星样本分析（SAM）仪器，可以分析直接钻入火星表面的样本。

盖尔陨石坑直径约 154 公里，夏普山位于其中心。这座山的地质层揭示了环境随时间的变化。好奇号已经发现了与火星过去的宜居条件相符的粘土矿物和硫化合物。

复杂有机分子的检测

2025 年 3 月，SAM 实验室处理了来自黄刀湾地区的泥岩样本。检测到的化合物是癸烷（C10）、十一烷（C11）和十二烷（C12），这是火星上有记录以来最长的化合物。这些分子在样品加热过程中出现，表明前体发生热脱羧。

测量值在十亿分之三十到五十之间。模型表明，在放射性降解之前，原始浓度范围为百万分之 120 至 7,700。该估计考虑了岩石长期暴露在地表的情况。

• Decan：10 碳链，与保存的有机片段相关。
• 十一烷：11 个碳链，之前在火星上探测到的罕见物质。
• 十二烷：12 个碳链，代表迄今为止发现的最大的烷烃。

科学家分析的非生物假设

研究人员测试了几种非生物来源来解释这些化合物。陨石和行星际尘埃的传递已被证明是不足几个数量级的。火星上的沉积速率不允许岩化岩石大量堆积。

光化学雾霾形成等大气过程也被排除。古代火星可能没有足够的甲烷来产生大量沉积。热液反应已被评估，但岩石的矿物学并未表明需要高温。

其他可能性包括蛇纹石化和费托反应。没有已知的机制能够重现推断的丰度。科学家强调，典型的非生物来源在相似的环境中产生的数量较少。

与陆地脂肪酸生产的比较

在地球上，脂肪酸主要出现在生物体的细胞膜中。地质过程也会产生这些分子，但是是在特定的情况下产生的。在火星上，缺乏完整的非生物学解释使情况与众不同。

脂肪酸碎片保存在古代陆地沉积物中。火星探测表明泥岩中也存在类似的保存情况。火星上的宇宙辐射降解速度比受大气层保护的地球上更快。

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盖尔陨石坑适宜居住的证据

大约 35 亿年前，盖尔陨石坑 (Gale Crater) 曾是一个稳定湖泊的所在地。积累的沉积物表明淡水流具有中性 pH 值。赤铁矿和粘土等矿物质支持有利于生命起源化学的条件。

好奇号在前几年已经发现了硼和简单的有机化合物。这些发现增强了该地区保存复杂分子的能力。现在分析的坎伯兰岩石是古代湖床的一部分。

其他有古代水迹象的火星地区

探测图像揭示了水手谷的分支河道。这些河道的终点是类似于陆地三角洲的沉积物。形态表明稳定体内水的连续流动。

欧洲航天局（ESA）提供了高分辨率数据。河流网络表明地表长期潮湿。这些特征补充了盖尔陨石坑的发现。

Sam仪器和机载分析方法

SAM 将样品加热至 900 摄氏度以释放可分析气体。质谱仪可识别挥发性化合物。该技术甚至可以检测低浓度的有机物。

地面实验已经在类似的岩石中复制了银河辐射。数学模型计算了数百万年的破坏率。这些数据的整合使得估算原始数量成为可能。

这项研究对火星天体生物学的意义

这项工作扩大了有关火星过去宜居性的证据。复杂有机物浓度升高需要额外的解释。未来的研究将测试模拟火星条件下的分解率。

生物学假设仍然合理，但需要更多数据。该研究强调解释时需要谨慎。像火星样本返回这样的任务计划带回样本进行详细的地面分析。

火星有机发现的历史背景

好奇号于 2014 年检测到了氯苯和其他化合物。随后的发现包括噻吩和硫分子。每次探测都增加了火星有机物清单的复杂性。

此前的任务，例如 20 世纪 70 年代的维京人任务，一直在寻找生命迹象，但没有取得决定性的成功。技术进步使得现场分析变得更加准确。目前的研究代表了已确定的最长链烷烃。

该机器人的运行时间超出了最初两年的预期。直到 2026 年 2 月，它在地表行驶了 30 多公里。仪器仍可用于新的钻探和分析。