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在火星隕石中發現了40億年前的含氮有機分子

2020-06-02 11:27上一篇:系外行星氣候“解碼器”有助于尋找生命 |下一篇:大流行冠狀病毒的進化概述了從動物到人類的路徑



由日本東京工業大學地球生命科學研究所(ELSI)的研究科學家小林敦子(Atsuko Kobayashi)和日本航天研究局太空與宇航科學研究所的研究科學家小池瑞穗(Mizuho Koike)組成的研究小組發現了含氮有機物火星隕石中碳酸鹽礦物中的碳酸鹽物質。自從火星的Noachian時代以來,這種有機材料最有可能保存了40億年。由于碳酸鹽礦物通常會從地下水中沉淀出來,因此這一發現表明,早期的火星富含有機物,富含濕氣,可能適合居住并且有利于生命的開始。

幾十年來,科學家一直試圖了解火星上是否存在有機化合物,如果存在,它們的來源是什么。盡管基于火星探測器的火星探測的最新研究已經發現了有關火星有機物的有力證據,但對于它們的來源,年齡,分布和保存的廣度以及它們與生化活性的可能關系知之甚少。

火星隕石是火星表面的一部分,它們本身由于流星撞擊而炸毀進入太空,最終降落在地球上。他們提供了有關火星歷史的重要見解。尤其重要的是一種隕石,它的名字叫Allan Hills(ALH)84001,它以1984年在南極洲的地區命名。它包含橙色的碳酸鹽礦物,這些礦物是從40億年前火星近地表的咸液態水中沉淀出來的。這些礦物記錄了火星的早期水環境,因此許多研究試圖了解它們的獨特化學性質,以及它們是否可能為火星上的古代生活提供證據。但是,先前的分析遭受了南極冰雪造成的地面物質污染,很難說隕石中有多少有機物質是真正的火星。除碳之外,氮(N)是地球生命的重要元素,也是行星系統進化的有用示蹤劑。但是,由于先前的技術限制,ALH84001中尚未測量氮。

由ELSI-JAXA聯合團隊進行的這項新研究使用了最先進的分析技術來研究ALH84001碳酸鹽的氮含量,該團隊現在充滿信心,他們已經找到了40億年的第一個可靠證據。含氮的古老火星有機物。

對于地外物質的研究,陸地污染是一個嚴重的問題。為了避免這種污染,太平洋在線 開發了新技術來制備樣品。例如,他們在ELSI清潔實驗室中使用銀帶將宿主隕石上的碳酸鹽細小顆粒(大約與人的頭發一樣)除掉。然后,研究小組使用位于JAXA的聚焦于掃描電子顯微鏡的離子束儀器進一步制備了這些晶粒,以去除可能的表面污染物。他們還使用了稱為氮K邊緣微X射線吸收近邊緣結構(μ-XANES)光譜的技術,該技術使他們能夠檢測到極少量的氮并確定氮的化學形式。附近的火成巖礦物沒有檢測到氮,

經過仔細的污染檢查后,研究小組確定檢測到的有機物很可能是真正的火星人。太平洋在線 還確定了氮(以硝酸鹽的形式)的貢獻微不足道,而硝酸鹽是當前火星上的強氧化劑之一,意義不大,這表明早期的火星可能不含強氧化劑,而且科學家懷疑,它的氧化作用比現在低。今天。

火星目前的表面過于粗糙,以至于大多數有機物都無法生存。但是,科學家預測,有機化合物可以在近地表環境中保存數十億年。團隊在ALH84001碳酸鹽中發現的含氮有機化合物似乎就是這種情況,這種碳酸鹽似乎已被困在40億年前的礦物中,并保存了很長一段時間,然后才最終被運送到地球。

研究小組同意存在許多重要的開放性問題,例如這些含氮有機物是從哪里來的?小林解釋說:“主要有兩種可能性:它們來自火星以外,或者形成于火星。在太陽系歷史的早期,火星很可能充滿了大量有機物質,例如富含碳的隕石,彗星以及灰塵顆粒。其中一些可能溶解在鹽水中并被困在碳酸鹽內部。” 該研究小組的負責人Koike補充說,火星早期的化學反應可能是在現場產生了含氮有機物。他們說,無論哪種方式,這些發現都表明火星在變成我們今天所知道的紅色星球之前就存在有機氮。早期的火星可能更像“地球”,沒有那么氧化,更濕潤,而且富含有機物。也許是“藍色”。