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在火星隕石中發(fā)現(xiàn)了40億年前的含氮有機(jī)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(jìn)化概述了從動物到人類的路徑



由日本東京工業(yè)大學(xué)地球生命科學(xué)研究所(ELSI)的研究科學(xué)家小林敦子(Atsuko Kobayashi)和日本航天研究局太空與宇航科學(xué)研究所的研究科學(xué)家小池瑞穗(Mizuho Koike)組成的研究小組發(fā)現(xiàn)了含氮有機(jī)物火星隕石中碳酸鹽礦物中的碳酸鹽物質(zhì)。自從火星的Noachian時代以來,這種有機(jī)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(fā)現(xiàn)表明,早期的火星富含有機(jī)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(xué)家一直試圖了解火星上是否存在有機(jī)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(jīng)發(fā)現(xiàn)了有關(guān)火星有機(jī)物的有力證據(jù),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(guān)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(jìn)入太空,最終降落在地球上。他們提供了有關(guān)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(qū)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(tài)水中沉淀出來的。這些礦物記錄了火星的早期水環(huán)境,因此許多研究試圖了解它們的獨(dú)特化學(xué)性質(zhì),以及它們是否可能為火星上的古代生活提供證據(jù)。但是,先前的分析遭受了南極冰雪造成的地面物質(zhì)污染,很難說隕石中有多少有機(jī)物質(zhì)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(tǒng)進(jìn)化的有用示蹤劑。但是,由于先前的技術(shù)限制,ALH84001中尚未測量氮。

由ELSI-JAXA聯(lián)合團(tuán)隊(duì)進(jìn)行的這項(xiàng)新研究使用了最先進(jìn)的分析技術(shù)來研究ALH84001碳酸鹽的氮含量,該團(tuán)隊(duì)現(xiàn)在充滿信心,他們已經(jīng)找到了40億年的第一個可靠證據(jù)。含氮的古老火星有機(jī)物。

對于地外物質(zhì)的研究,陸地污染是一個嚴(yán)重的問題。為了避免這種污染,平心在線 開發(fā)了新技術(shù)來制備樣品。例如,他們在ELSI清潔實(shí)驗(yàn)室中使用銀帶將宿主隕石上的碳酸鹽細(xì)小顆粒(大約與人的頭發(fā)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(jìn)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(jié)構(gòu)(μ-XANES)光譜的技術(shù),該技術(shù)使他們能夠檢測到極少量的氮并確定氮的化學(xué)形式。附近的火成巖礦物沒有檢測到氮,

經(jīng)過仔細(xì)的污染檢查后,研究小組確定檢測到的有機(jī)物很可能是真正的火星人。平心在線 還確定了氮(以硝酸鹽的形式)的貢獻(xiàn)微不足道,而硝酸鹽是當(dāng)前火星上的強(qiáng)氧化劑之一,意義不大,這表明早期的火星可能不含強(qiáng)氧化劑,而且科學(xué)家懷疑,它的氧化作用比現(xiàn)在低。今天。

火星目前的表面過于粗糙,以至于大多數(shù)有機(jī)物都無法生存。但是,科學(xué)家預(yù)測,有機(jī)化合物可以在近地表環(huán)境中保存數(shù)十億年。團(tuán)隊(duì)在ALH84001碳酸鹽中發(fā)現(xiàn)的含氮有機(jī)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(yùn)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(jī)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(jī)物質(zhì),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(nèi)部。” 該研究小組的負(fù)責(zé)人Koike補(bǔ)充說,火星早期的化學(xué)反應(yīng)可能是在現(xiàn)場產(chǎn)生了含氮有機(jī)物。他們說,無論哪種方式,這些發(fā)現(xiàn)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(jī)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(jī)物。也許是“藍(lán)色”。


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