尋找火星生命的新方法:追蹤鹽分

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洛杉磯——火星上可能存在水,但你不會想喝它。它含鹽、粘稠,而且很可能有毒。但天體生物學家仍然對這種可能性感到興奮。

就在過去的幾年裡,軌道飛行器相機和火星著陸器收集到的證據表明,液態水確實存在於這顆紅色星球上,至少在一天中的某些時候或一年中的某些時候。在如此不適宜居住的環境中——寒冷刺骨,大氣壓力低,導致快速蒸發——水的存在有點令人費解。但許多研究表明,高氯酸鹽(一種鹽形式)是鳳凰號著陸器在2008年於火星土壤中發現的,可能在維持火星上的液態水方面發揮著關鍵作用。

鳳凰號的發現,以及隨後從火星勘測軌道飛行器相機中識別出的類似於液態條紋的季節性地表標記,極大地改變了關於今天火星上水可能存在的位置和方式的討論,以及可能存在的某種形式的微生物生命。在本週舉行的關於火星現今宜居性的科學研討會上,位於加利福尼亞州莫菲特菲爾德的 NASA 艾姆斯研究中心的克里斯·麥凱指出,高氯酸鹽至少在非官方的情況下已成為“本次會議的主題”。


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“我想說,這可能是自維京號以來最重要的天體生物學發現——高氯酸鹽的發現,”麥凱補充道。(維京號著陸器是 NASA 在 1970 年代具有里程碑意義的生命探測任務。)首先,高氯酸鹽會在高溫下發生反應,破壞維京號分析的土壤樣本中的任何有機化合物,這可能解釋了他們為何沒有檢測到生物分子,即使火星土壤確實記錄了過去生命的存在。

高氯酸鹽似乎也大大擴充套件了今天火星上鹽水可以保持液態的環境條件。“它們似乎確實將凝固溫度降低到你可以在地表擁有穩定液體的程度,”布林莫爾學院的塞爾比·卡爾說。

更重要的是,高氯酸鹽等鹽類為火星土壤提供了一種從大氣中吸收水分的方式。當火星大氣在其日常迴圈中變得更加潮溼時,高氯酸鹽會經歷一個稱為潮解的過程,從空氣中吸取水分,並基本上從晶體轉變為液滴。隨著溼度的再次降低,鹽類會風化,將水蒸氣釋放回大氣中。有趣的是,這個過程是不對稱的——在會議上提出的初步實驗室資料顯示,高氯酸鹽在非常不同的溼度水平下會發生潮解和風化。一旦高氯酸鹽透過潮解(發生在適度溼度下)吸收了水分,它就會保留這些水分,直到溼度降至非常低的水平。“鹽確實喜歡保持其水合狀態,”科羅拉多大學博爾德分校的雷娜·高夫說。高氯酸鹽容易吸收水分,這表明在典型的火星條件下,液態水會定期出現。“我們已經將你可以擁有液相的區域擴充套件到更低的溫度和更低的溼度,”高夫說。

但液態並不足以保證宜居性。火星鹽可能具有抗風化性,並可能形成在非常低的溫度下仍保持液態的鹽水,但許多這些鹽水與純水過於不同,以至於無法使我們所知的生命生長。(高氯酸鹽通常是有毒的,使情況更糟。)“火星上的鹹水可能適合也可能不適合來自火星或地球的微生物生存,”亞利桑那大學的阿爾弗雷德·麥克尤恩承認道。

儘管如此,麥克尤恩和他的同事們最近發現了目前火星上液態流動的最佳證據。2011 年,研究人員使用火星勘測軌道飛行器的 HiRISE 相機識別出幾個地點,這些地點的溫暖斜坡會週期性地因線性條紋而變暗。流動的鹹水是,而且仍然是,被稱為複發性斜坡線(RSL)的季節性出現的最佳解釋——儘管麥克尤恩指出,非高氯酸鹽,性質不那麼極端的鹽類也可能在起作用。

火星上存在各種鹽類,以及這些鹽類顯然能夠在火星惡劣的氣候條件下允許液體流動,這為探索潮溼甚至可能宜居的火星的可能性打開了新的大門。“我對這個討論與幾年前的討論有多麼不同感到震驚,”加州大學洛杉磯分校的會議召集人戴維·佩奇說。“很明顯,在火星上確實有一些地方正在發生水的活動。”

不久前,麥克尤恩指出,一個尋找火星生命的假設任務將沒有明顯的探索目標。這樣的搜尋需要在行星大小的乾草堆中找到一根諺語中的針。“現在我們對去哪裡尋找什麼有了一些非常強烈的想法,”他說。

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