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基于美国宇航局（NASA）此前宣布“毅力号”火星车识别出潜在生物特征的重要发现，近日发表在《Science Advances》杂志上的最新研究给出了确凿证实：位于火星Bright Angel地层的两块岩石中确实含有有机碳，这是生命的核心组成部分。该研究不仅证实了有机物的存在，还进一步清晰揭示了这些材料的特性及其可能的保存机制。

该项研究由行星科学研究所博士后研究员 Ashley Murphy 与 SHERLOC 仪器副首席研究员 Kyle Uckert 共同领导。

NASA“毅力号”探测到复杂的有机碳

为了对这些岩石进行深入分析，研究人员使用了安装在“毅力号”机械臂上的“利用拉曼和发光技术扫描可居住环境有机物与化学品”（简称SHERLOC）仪器。该仪器对杰泽罗撞击坑内 Bright Angel 地层的多块岩石进行了细致检查，其中也包括火星车采集的一块名为“Cheyava Falls”的岩石样本。

SHERLOC 采用了一种被称为拉曼光谱（Raman spectroscopy）的技术，通过向材料发射激光，在不破坏岩石的前提下识别并测绘其中的矿物与有机化合物。

测量结果显示，岩石中含有大分子碳（MMC），这是一种由大量相互连接的碳原子网络构成的碳形态。这种物质在地球岩石以及陨石中也时常被发现。需要注意的是，大分子碳既可以通过生物活动产生，也可以通过非生物的化学过程形成，因此仅凭它的存在还无法断定火星曾存在过生命。

岩石周边的地质环境为这些碳材料的来源提供了重要线索。数十亿年前，水流经河道注入杰泽罗撞击坑，携带的沉积物逐渐沉降在坑底。随着时间推移，这些细小的颗粒逐渐硬化，形成了“毅力号”目前正在勘探的泥岩地层。

研究人员在这些古老沉积物中检测到了碳，并且发现它们与碳酸盐、硫酸盐等矿物共存——这些矿物是在后期水流改造岩石的过程中形成的。这种空间分布表明，有机物质可能在火星地质历史的至少两个不同时期进入或在岩石内部形成。

“尽管 Bright Angel 泥岩中检测到的大分子碳的具体形成机制目前尚不明确，但这仍然是迄今为止最令人兴奋的发现之一，”Murphy 表示。

有机碳在火星严酷表层下方奇迹般存活

最令人瞩目的结果之一是有机碳的具体发现位置。这些材料仅仅存活在暴露的火星表面下方几微米处，其深度甚至小于一张纸的厚度。这是在火星上报告的有史以来最浅的有机碳探测记录。

这一位置令该发现显得格外不同寻常。火星表面长期暴露于强烈的辐射、阳光以及化学活性物质之中，这些环境因素极易分解有机分子。科学家通常认为，在如此接近地表的地方，长期保存有机物几乎是不可能的任务。

“火星表面环境充满辐射和对有机物具有破坏性的化学氧化剂。地面实验室模拟表明，有机物在火星类似条件下的存活时间——尤其是在表面或接近表面的地方——取决于有机分子类型及周围矿物等多种因素，”Murphy 解释道，“Bright Angel 泥岩中检测到的大分子碳，要么对降解具有高度抵抗力，要么受到了其他矿物质（如黏土或富铁火星土壤）的充分屏蔽。”

换句话说，这些碳之所以能够幸存，可能归因于其自身的化学稳定性、周围矿物的保护，或是两者的协同作用。弄清楚它们是如何抵御恶劣环境的，将有助于科学家确定在火星其他地方可能保存有类似有机化合物的区域。

古代火星湖泊与河流或富含丰富的有机物质

研究结果还表明，有机碳在古代火星上的分布可能并不局限于单一区域。

“毅力号”采集 Bright Angel 样本的位置，距离 NASA “好奇号”火星车先前检测到有机化合物的盖尔撞击坑（Gale Crater）超过 2000 英里。在相距如此遥远的地点均发现有机材料，暗示着与生命构建模块相关的化学过程在古代火星地貌中可能相当普遍。

“这对火星的宜居性而言是个极大的鼓舞，”Murphy 指出，“这表明在数十亿年前，有机物可能不仅仅是局部存在，而且在古代火星的湖泊和河流中更加广泛地分布。”

广泛存在有机物质的可能性意义重大，因为古代火星曾拥有液态水环境。如果当时有机化合物也随处可见，那么其中一些湖泊和河流很可能为生命的诞生提供了关键的化学成分。

然而，发现这些化学成分并不意味着当时已有活生物体存在。有机碳可以在没有生物参与的情况下生成，科学家仍需进一步确定 Bright Angel 岩石中的物质究竟是如何形成的。

火星岩石能否保留古代生命的证据？

要确定 Bright Angel 地层是否含有化石化的微生物，目前仍在火星上探索的漫游车能力之外。无论是身处盖尔撞击坑的“好奇号”，还是身处杰泽罗撞击坑的“毅力号”，都没有携带大型、耗能巨大的实验室设备，无法凭自身断定古老生命的化石证据与纯地质过程的区别。

尽管如此，“毅力号”的设计初衷就是搜寻潜在的生物特征，包括类似于在 Cheyava Falls 岩石中识别出的特征。从这个角度来看，这一发现堪称“火星科学的重大胜利”，Murphy 评价道。

接下来的关键一步，是将火星样本运送回地球，利用地球上更先进、精密的实验室仪器进行检测。这些高端设备能够揭示火星车机载仪器无法分辨的微小或化学细微差异，从而帮助研究人员判断有机碳是由生物过程还是非生命化学反应产生的。

如果 Bright Angel 地层的样本最终能被带回地球，科学家们有望以更高的灵敏度和分辨率研究其矿物与有机化合物。这些研究将有助于阐明大分子碳是如何形成的、它是如何保存下来的，以及它的存在揭示了有机材料在整个火星上的分布规律。

随着“毅力号”继续在火星表面探索，Murphy 将继续与 SHERLOC 科学团队保持紧密合作。她的研究工作还包括研究类似火星岩石的地球材质，并利用拉曼光谱学不断改进科学家对火星车传回数据的解读能力。