NASA 的毅力號探測器可能已經擁有遠古火星生命存在的證據

如果火星上曾經存在生命，我們可能已經掌握了答案。今年 1 月，NASA 的毅力號探測器在火星表面存放了 10 個樣本管。每個樣本管都包含一份火星岩石樣本，這些樣本經過精心挑選，有可能闡明這顆行星仍然模糊不清的歷史篇章。毅力號專案科學家米奇·舒爾特在華盛頓特區 NASA 總部表示，這些樣本管“能夠告訴我們火星是否適宜居住”。“我們看到了特定礦物質的證據，這些證據告訴我們那裡有水。其中一些礦物質表明那裡有有機物質。”

但為了確定，科學家需要將這些樣本管帶回地球進行更深入的研究——這是一項名為火星樣本返回 (MSR) 的大膽嘗試，計劃於 2030 年代初期透過後續機器人任務實現。這 10 個樣本管只是更大盛宴的開胃菜，是一個備用快取，以防毅力號在裝滿並交付其攜帶的另外 33 個樣本管之前發生故障。這些樣本管將裝載來自傑澤羅隕石坑及其周圍區域的樣本，那裡是一個 40 億年前的河流三角洲，也是探測器於 2021 年 2 月 18 日著陸的地點。儘管許多樣本尚未收集，返回地球的旅程仍遙遙無期，但已收集的樣本已經激起了研究人員對它們返回家園的渴望。

科學家們之所以將傑澤羅隕石坑作為毅力號的目標，是因為在我們的星球上，像火星隕石坑中發現的那樣蔓延的河流系統會積聚大量的沉積物。這些沉積物從周圍廣闊的景觀中沖刷而來，含有各種礦物質，可以用來繪製這顆紅色星球的過去地質圖。此外，在地球上發現水的任何地方，生命都伴隨著它。火星可能也是如此，這意味著傑澤羅的沉積物可能蘊藏著生物遺骸。“我們正在尋找適宜居住的跡象——液態水和生命的原材料，”倫敦帝國學院的馬克·塞普頓說，他是探測器取樣團隊的成員。

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毅力號主要使用小型鑽頭收集樣本，產生的標本大小如粉筆棒，每個標本都裝在雪茄狀的樣本管中，長度不到 15 釐米。在 43 個樣本管中，38 個計劃用於採集地表樣本，其餘 5 個是“見證管”，用於捕捉火星空氣的氣味並檢查可能從探測器排出的任何汙染氣體。於 2021 年 9 月收集，探測器的第一個樣本被認為是來自古代熔岩流的火成岩。研究這種材料應該可以讓科學家更精確地確定隕石坑的年代。從那時起，探測器已經裝滿了剩餘樣本管的近一半，因為它向傑澤羅隕石坑邊緣的古代河道上游行駛了數公里。

作為一項應急措施，10 個樣本是重複的，每個樣本都與從同一地點採集的另一個樣本配對。這些是毅力號投放在地表的樣本管，作為未來潛在取回的備份。2022 年 12 月，在重返私營部門之前，NASA 時任首席科學家托馬斯·祖布肯做出了最後一批決定之一，決定將這些快取投放在一個名為“三叉路口”的地點。地表投放於 1 月底完成，大約在毅力號正式開始其任務的“擴充套件”階段的同時——並且在科學團隊一致認為，如果需要，僅憑這 10 個樣本就足以回答過去是否適宜居住的問題之後。MSR 的最佳計劃是讓探測器將其剩餘的樣本管運送到一個尚未建造的著陸器，該著陸器計劃在 2030 年左右在傑澤羅附近著陸。一旦著陸器 secured 這些樣本，它將用火箭將它們發射回地球。

“我們希望探測器上的樣本返回，”祖布肯說。“但即使是地表上的樣本也符合所有條件。” 這包括用於確定隕石坑年代的火成岩，以及可能含有生物特徵、甚至可能是微生物生命化石證據的沉積岩和粘土。“它們已經值回了 100 億美元的投資，”祖布肯說，他引用了 MSR 計劃的估計總成本。一些最有希望的樣本來自一個名為野貓嶺的地點，這是一塊一米寬的岩石，其中包含硫酸鹽的證據。“就潛在的生物特徵而言，這些是我們最興奮的樣本，”西弗吉尼亞大學的凱瑟琳·本尼森說，她是毅力號取樣團隊的成員。“硫酸鹽礦物可以從地下水中生長出來。在地球上，這些水域往往有很多微生物生命，”這些微生物生命可以被封存在硫酸鹽礦物中並儲存下來。

除了硫酸鹽外，尋找生命的科學家特別渴望獲取泥岩樣本——好奇號探測器在蓋爾隕石坑中已經看到過的細粒沉積岩，但毅力號尚未發現。“微生物細胞非常微小，”麻省理工學院的塔尼亞·博薩克說，她也是取樣團隊的成員。“礦物晶粒尺寸應該更細，以儲存[化石]形狀，而不是破壞它。如果你用巨石碾過一個人，你會把那個人碾成無法辨認的東西。對於微生物來說，一切都是巨石——除非你在談論泥岩。” 團隊成員也渴望對碳酸鹽進行取樣，碳酸鹽類似於地球上的白堊和石灰石等物質，也可能儲存生物特徵。“如果湖泊中存在微生物生命，[碳酸鹽]可能會將微生物物質困在其中，”倫敦帝國學院的桑吉夫·古普塔說，他是“長期規劃者”之一，負責規劃探測器的路徑。3 月 30 日，毅力號收集了其第一個碳酸鹽樣本，來自一塊名為“貝雷亞”的岩石，據信該岩石是由古代河流衝入傑澤羅的物質形成的。

雖然毅力號一直在火星上努力收集樣本，但任務的返回階段仍然不穩定。最初，NASA 計劃讓歐洲建造的“取回”探測器在 2030 年左右登陸火星，從毅力號收集樣本，並將它們返回到著陸器上的一個艙中進行發射。一旦進入軌道，樣本艙將與一個歐洲軌道飛行器會合，該軌道飛行器將把樣本運回地球，於 2033 年著陸。然而，這些計劃因 2022 年俄羅斯入侵烏克蘭而變得複雜。為了回應俄羅斯的侵略，歐洲航天局 (ESA) 官員選擇退出與俄羅斯在該國在另一項長期醞釀的火星任務——羅莎琳德·富蘭克林 ExoMars 探測器上的合作。俄羅斯原定提供探測器的核動力源，以及運載火箭和著陸平臺。NASA 現在已同意提供這些缺失的部分，並在上個月向國會提交的預算請求中尋求資金來做到這一點。但這種意外的援助是以犧牲取回探測器為代價的。“我們不能兩者兼得，”祖布肯說。“我們無法單獨降落取回探測器並執行 ExoMars 任務。”

幾乎所有人都同意，ExoMars 任務非常值得拯救。羅莎琳德·富蘭克林探測器將攜帶一個鑽頭，可以鑽到火星表面以下兩米處，進入一個比地表環境惡劣得多的地下過去和現在生命的棲息地。“沒有人曾在火星上做到這一點，”祖布肯說。“我們的科學界認為這非常重要。”

荷蘭 ESA 的 ExoMars 專案科學家豪爾赫·瓦戈很高興 NASA 介入。為了實現歐洲成員國為拯救該任務而設定的 2028 年目標發射日期，“我們需要美國的貢獻，”瓦戈說。“這是一項了不起的任務。如果我們發現非常有趣的東西，暗示可能具有生物起源，我預計我們可能需要進行另一次樣本返回任務，並將地下樣本帶回來。”

NASA 當前的 MSR 計劃也面臨著自身的挑戰。在 NASA 科學任務理事會 3 月中旬舉辦的市政廳會議上，NASA 總部 MSR 專案主管傑夫·格拉姆林表示，任務的某些方面可能需要“縮減規模”。這將是一項預防措施，以控制預算。NASA 每年為 MSR 提出的近 10 億美元的預算請求預計將在未來幾年內增長，引發了人們的擔憂，即不受控制的增長可能會迫使該航天機構從不相關的任務中抽調資金。縮減規模的選項包括移除計劃用於 MSR 的兩架“火星直升機”中的一架，這些直升機是為了建立在非常成功的機智號旋翼飛行器的基礎上而增加的，該飛行器現在即將在火星上完成 50 次飛行。在其他任務中，MSR 的直升機被新增為收集三叉路口 10 管樣本快取的備用選項。“任務仍然很複雜，”格拉姆林在市政廳會議上說。“我們正在努力實現最早的發射日期。”

儘管在火星上尋找生命的後勤工作極其複雜，但所提供的科學財富絲毫沒有失去光澤。毅力號返回的樣本總共只有大約半公斤，但其意義的份量是不可估量的。它們會揭示宇宙中的第二次生命起源已經在火星表面展開了嗎？就此而言，羅莎琳德·富蘭克林一旦到達，會證實長期以來的懷疑，即火星的地下也曾經是——或者仍然是——適宜居住的嗎？在我們曲折的探索以確定我們是否是宇宙中唯一存在的生命的過程中，答案可能實際上觸手可及，僅僅等待我們伸出手去認領它。“在我們取回樣本之前，我們不會知道答案，”博薩克說。