這是在火星上發現的最令人興奮的岩石

在美國宇航局“毅力號”探測器在火星上一個乾涸的河谷中，可能終於找到了它存在的理由：古代外星生命的證據——以及由此帶來的，為該航天機構將紅色星球物質帶回地球的宏大但問題重重的計劃帶來一線生機。

這種可能撼動宇宙的證據看起來可能只是一塊不起眼的岩石，但它與之前在火星上見過的任何岩石都不同。 這塊岩石以地球大峽谷中的一個地貌命名為“謝亞瓦瀑布”，看起來是一塊咖啡桌大小、箭頭形狀的泥岩露頭。 但其最引人注目的視覺特徵是其紅色和白色的條紋——前者點綴著深色邊緣、淺色斑點，類似於豹子的斑點。 “毅力號”團隊表示，紅色可能來自鐵礦物赤鐵礦。 探測器的研究表明，白色條紋是水沉積的硫酸鈣脈，並且表明，奇特的“豹斑”的深色邊緣含有磷酸鐵分子——這可能是飢餓的地下微生物的潛在食物。

“毅力號”的儀器還顯示，這塊岩石含有有機化合物，即我們所知的生命的基石——碳基分子。 對於自 2021 年 2 月登陸以來一直在探索耶澤羅隕石坑及其周圍區域的探測器來說，這是一個罕見的發現。 （“毅力號”的前身“好奇號”探測器在探索另一個區域——蓋爾隕石坑時，也發現了有機物。）

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綜合來看，“毅力號”的資料不僅表明水很久以前就滲透過謝亞瓦瀑布，而且還表明泥岩曾經存在通常與微生物生命相關的其他條件。 在地球上富含赤鐵礦的沉積岩中，化學反應可以產生類似的淺色環狀斑點——這些反應釋放的能量可以維持岩石內部的單細胞生物。

這完全足以促使“毅力號”團隊命令探測器鑽取一些岩石，並將其存放在其樣本管之一中，以便最終由未來的任務取回並送回地球。 這項名為“火星樣本返回”（MSR）的快速計劃是 NASA 和歐洲航天局 (ESA) 之間的合作專案。 它由 NASA 的噴氣推進實驗室 (JPL) 管理，該實驗室還建造並運營著“毅力號”。 然而，大量的進度延誤和數十億美元的預算超支已使該專案陷入不確定性。 MSR 目前正在進行重新規劃，以找到一種更快、更便宜的方式將“毅力號”珍貴的樣本快取帶回地球。

加州理工學院“毅力號”專案科學家 Ken Farley 在 7 月 25 日 NASA 釋出宣告宣佈這一發現時表示：“謝亞瓦瀑布是‘毅力號’迄今為止研究過的最令人困惑、最複雜且可能最重要的岩石。” “一方面，我們首次令人信服地檢測到有機物質、指示微生物生命可用作能量來源的化學反應的獨特彩色斑點，以及水（生命所必需的）曾經流經岩石的明確證據。 另一方面，我們一直無法確定這塊岩石究竟是如何形成的，以及附近的岩石在多大程度上加熱了謝亞瓦瀑布並促成了這些特徵的形成。”

岩石上的斑點是如何形成的？

“毅力號”團隊在 6 月下旬注意到並鎖定了這塊岩石，當時探測器正在內雷特瓦谷地北坡上緩緩行駛，這是一個半公里寬的通道，是遠古時期河流衝入耶澤羅隕石坑時沖刷形成的，耶澤羅隕石坑曾經是一個大型湖泊和三角洲系統。 隨著“毅力號”對這塊岩石的早期觀測結果以無線電波的形式緩慢傳回地球，越來越震驚的團隊開始了瘋狂的、晝夜不停的爭分奪秒，以儘可能多地收集資料——以及一個關鍵樣本——趕在探測器不得不繼續前往其他預定目標之前。

謝亞瓦瀑布最初可能是在河床上由膠結的汙泥形成的，而顯眼的硫酸鈣脈則是在後期由富含礦物質的流體滲入岩石裂縫中沉積下來的。 但“毅力號”在岩石脈絡中瞥見的另一種物質使這種直接的推測變得複雜：微小的橄欖石晶體，這是一種由岩漿形成的綠色礦物。 探測器的科學家表示，脈絡中存在這種礦物可能意味著，橄欖石和硫酸鹽都是由極熱的水流輸送到岩石中的——而豹斑是透過完全非生物的高溫化學反應形成的。

JPL “毅力號”專案副科學家 Katie Stack Morgan 說：“謝亞瓦瀑布上方和北部的岩石，被確定為‘邊緣單元’，它們非常不同，並且富含橄欖石。” “我們在謝亞瓦瀑布脈絡中看到的橄欖石可能與附近富含橄欖石的邊緣單元的就位有關。”

Stack Morgan 說，“毅力號”早期的觀測表明，謝亞瓦瀑布下游裸露的基岩成分非常相似，甚至包括有機物和小的深色礦物簇。 但迄今為止檢查過的其他岩石都沒有顯示出獨特的豹斑。

儘管起源不明，但謝亞瓦瀑布的斑點無疑與在地球深處岩石中發現的結構有著驚人的相似之處，這些結構通常被認為是生命的跡象——即所謂的生物特徵。 這些特徵在技術上被稱為“還原球體”，通常由富含氧化鐵或鏽鐵的沉積岩中埋藏的有機物形成，氧化鐵使這種岩石呈現紅色。 流動的水可以促進有機物和周圍岩石之間的“氧化還原”反應，還原（向其提供電子）氧化鐵並將其漂白成白色。 岩石中的微生物可以增強和利用這一過程，利用滋養電子的流動來為它們的新陳代謝提供燃料。 最終的結果是一個淺色的還原鐵球體，其中摻雜著其他微量金屬，並且可能存在微生物微化石——一種埋藏在深處的綠洲。

澳大利亞昆士蘭科技大學天體生物學家、“毅力號”科學團隊成員 David Flannery 說：“重要的是，這些[還原球體]可能是你用肉眼——或者我們探測器上的相機——能夠看到的唯一地下微生物生命生物特徵。” 但由於這些結構也可能由純粹的非生物過程產生，因此它們不能單獨構成過去生命的確鑿證據——尤其是在它們是由數百萬公里之外的異星世界上的機器人進行遠端研究時。 Flannery 說，即使在地球上，“關於[還原球體]的研究也出奇地少，部分原因是很難理解這些東西。”

帶它回家

雖然謝亞瓦瀑布遠非火星生命存在的證據，但對於渴望更詳細地研究它的科學家來說，它是次好的東西：迄今為止發現的最有希望的岩石，有可能發現火星化石。

NASA 艾姆斯研究中心天體生物學高階科學家 Caleb Scharf 說：“這當然令人興奮，他並非‘毅力號’團隊成員。“謝亞瓦瀑布的發現為從火星返回樣本或傳送新的裝置和儀器提供了更好的論據，這些裝置和儀器擴充套件了我們詢問火星證據的方式。”

Farley 在 NASA 最近的宣告中說：“我們已經用雷射和 X 射線照射了那塊岩石，並從幾乎所有可以想象的角度對其進行了晝夜不停的成像。” “從科學角度來看，‘毅力號’已經無法提供更多資訊了。 為了充分了解數十億年前耶澤羅隕石坑的火星河谷中究竟發生了什麼，我們希望將謝亞瓦瀑布樣本帶回地球，以便可以使用實驗室中強大的儀器對其進行研究。”

Stack Morgan 說，這些強大的儀器將包括笨重、精密的電子顯微鏡和質譜儀，它們不適合裝入行星際機器人。 這種裝置可以詳細檢查樣本中各種各樣的生物特徵，同時還可以確定豹斑深色邊緣的年齡、岩石與水相互作用的時間，甚至是一些礦物形成的溫度等細節。 也許最重要的是，雖然“毅力號”目前對謝亞瓦瀑布有機化合物的性質保持沉默，但地球上的裝置可以揭示該材料中分子的型別和複雜性，以確定它是否具有生物起源。

然而，首先，NASA 和 ESA 必須弄清楚 MSR 如何才能將其帶回家。