在火星上尋找生命可能變得更加複雜。

當好奇號和毅力號等漫遊車在火星表面搜尋古代生命的痕跡時,新的證據顯示,我們可能需要更深入地挖掘才能找到它們。 任何從火星可能是可居住的時代遺留下來的氨基酸的證據都可能被埋在地面下至少2米(6.6英尺)。

這是因為火星缺乏磁場,大氣層脆弱,在其表面受到的宇宙輻射劑量比地球高得多。我們知道這一點,我們也知道宇宙輻射會破壞氨基酸。

現在,由於有了實驗數據,從地質學角度來說,我們還知道這個過程發生在非常短的時間內。

美國太空總署戈達德太空飛行中心(NASA’s Goddard Space Flight Center)的物理學家亞歷山大.帕夫洛夫(Alexander Pavlov)說:「我們的研究結果表明,氨基酸在火星表面岩石和沈積物中被宇宙射線破壞的速度比以前想象的要快得多。」

「目前的火星車任務鑽到了大約2英寸(大約5厘米)。在這些深度,只需要2000萬年就能完全破壞氨基酸。高氯酸鹽和水的加入甚至進一步增加了氨基酸的破壞速度。」

宇宙輻射實際上是火星探測的一個巨大關注點。在地球上,一個普通人每年會受到大約 0.33毫西弗的宇宙輻射。在火星上,每年的暴露量可能超過250毫西弗。

這種來自太陽耀斑和超新星等高能事件的高能輻射,可以穿透岩石,離子化並破壞它所遇到的任何有機分子。

曾幾何時,人們認為火星有一個全球磁場,以及一個更厚的大氣層,很像地球。還有證據 —- 很多證據 —- 表明液態水曾經以海洋、河流和湖泊的形式出現在火星表面。

這些特徵的組合表明,火星在過去可能是可居住的(也許是多次)。

可以指出火星可居住性的一個跡象是氨基酸的存在。這些有機化合物並不是生物特徵,而是生命的一些最基本的組成要素。

氨基酸結合起來形成蛋白質,並已在太空岩石(如小行星 Ryugu)和彗星 67P 的大氣層中被發現。因此,它們雖然不是生命的明確標誌,但在火星上發現它們將是另一條線索,表明生命可能曾經在那裡出現過。

帕夫洛夫和他的團隊想更好地了解在火星表面找到氨基酸證據的可能性,因此他們設計了一個實驗來測試這些化合物的硬度。

他們將氨基酸與旨在模擬火星土壤的礦物質混合物混合,包括二氧化矽、水合二氧化矽或二氧化矽和高氯酸鹽(鹽),並在各種類似火星的溫度下,將它們密封在模擬火星大氣的試管中。

接著,該團隊用電離伽馬輻射照射樣品,以模擬火星表面在大約 8000 萬年期間預測的宇宙輻射劑量。以前的實驗只摧毀了氨基酸,沒有土壤模擬物。這可能導致氨基酸的生命期限不準確。

帕夫洛夫説:「我們的工作是第一個全面的研究,在各種與火星有關的因素(溫度、水含量、高氯酸鹽豐度)下研究廣泛的氨基酸的破壞(輻射分解),並比較了輻射分解的速率。」

「事實證明,添加矽酸鹽,特別是含有高氯酸鹽的矽酸鹽會大大增加氨基酸的破壞率。」

這意味著大約 1 億年前火星表面上的任何氨基酸都可能早已不復存在,被輻射照成虛無。

鑑於火星的表面並沒有像我們所知道的那樣適合生命存在的時間更長——數十億年,而不是數百萬年——好奇號和毅力號可以挖掘到的幾厘米的地方不太可能產生氨基酸。

兩輛火星車都在火星上發現了有機物質,但由於這些分子可能是由非生物過程產生的,因此它們不能被視為生命的證據。此外,該團隊的研究表明,這些分子自電離輻射形成以來可能已經發生了顯著變化。

還有其他證據表明研究小組可能發現了一些問題。有時來自火星表面下的物質確實會到達地球。事實上,其中甚至已經發現了氨基酸。

「我們確實在戈達德的天體生物學分析實驗室的南極火星隕石 RBT 04262 中發現了幾種直鏈氨基酸,我們認為它們起源於火星(不是來自陸地生物的污染),不過RBT 04262中這些氨基酸的形成機制仍然不清楚。」美國太空總署戈達德的天體生物學家丹尼.格拉文(Danny Glavin)說。

「由於來自火星的隕石通常會從至少 3.3 英尺(1 米)或更深的地方被拋出,因此 RBT 04262 中的氨基酸有可能受到宇宙輻射的保護。」

不過,我們可能要等到我們在火星上有更多的挖掘工具才能找到更多資訊。

該研究已發表在《天體生物學》上。

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參考資料:

  1. Starr, M., (2022, June 28). Mars has so much radiation, any signs of life would be buried six feet under. ScienceAlert
  2. Pavlov, A. A., McLain, H. L., Glavin, D. P., Roussel, A., Dworkin, J. P., Elsila, J. E., & Yocum, K. M. (2022). Rapid radiolytic degradation of amino acids in the Martian shallow subsurface: implications for the search for extinct life. Mary Ann Liebert. Retrieved from https://doi.org/10.1089/ast.2021.0166
  3. 圖片來源:https://unsplash.com/photos/OtXJhYjbKeg
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