火星生命| 张晋瑜陈宏毅

火星早期有生命活动吗？

目前还没有答案

1996年，美国的科学家在《Science》上报道称，南极洲发现的一块火星陨石ALH 84001中发现了疑似地球细菌的化石，一石激起千层浪，从此，围绕火星生命的探索和讨论长盛不衰。近日，《Science》的另一篇报道称，研究表明火星陨石ALH 84001无法证明火星有过生命活动。

究竟火星早期是否有过生命活动呢？目前仍然是未解之谜。火星早期曾经拥有广阔的水体已经是不争的事实，目前火星上遍布的沉积岩就是最好的证明。

火星表面广泛分布的沉积岩

（好奇号火星车拍摄，据NASA）

即使过去了几十亿年的今天，火星浅表层依旧可能有液态水的活动。按照地球生命诞生和演化的逻辑，水是生命诞生的必要条件，但有了水不等于有了生命。

现今火星浅表层存在季节性流水的证据（据NASA）

在火星南部中纬度的一处山坡，暗色的线条（红色箭头所示）每到夏季就会增长，夏季过后的秋季会衰退，被认为是季节性流水的证据.

火星表层水体艺术构想图（据sustainable.media）

如果能把火星不同时期的沉积岩标本采集返回地球，按照我们对地球化石的认知，绝大多数化石均产于沉积岩中，那么火星早期是否存在过生命的谜底才能最终揭开。

一、（ALH 84001）最古老的火星岩石之一

火星陨石ALH 84001形成于火星的诺亚期，岩浆结晶年龄约为40.9亿年，主要由硅酸盐矿物——斜方辉石组成，同时也包括有与火星39亿年前早期水过程有关的碳酸盐小球。在ALH 84001早期的研究中，已经发现了有机碳和含氮有机化合物等地球生命存在的前提物质。

ALH 84001火星陨石（据NASA）

ALH 84001 陨石中卵形和拉长形的碳酸岩小球

（据David et al., 1996）

火星湿润的早期，在ALH 84001陨石母体附近至少有两次撞击事件发生，撞击使它周围地表温度升高，然后数百万年前第三次撞击将其从红色星球上溅射至太空。在太空漂流数百万年后，陨石于数千年前降落在南极洲的冰原上，最终在1984年在南极洲横贯南极山脉艾伦山（Allan Hills）周边被发现，因此最终被命名为Allan Hills 84001。作为已知最古老的火星岩石之一，ALH 84001是一个观察早期行星演化过程的窗口，而这些早期行星演化过程也可能在早期地球上发生。

1996年8月7日，休斯顿约翰逊航天中心实验室的一名科学家手中拿着一块标有ALH 84001的陨石，团队宣布其中有机化合物可能是生物留下的，因此这块火星陨石中有古老的火星生命证据，消息引起了巨大轰动。但是也有科学家对此持怀疑态度，从而引发了研究人员几十年来不断地研究。

ALHA 84001陨石在扫描电子显微镜下的碳酸盐小球被认为是生命活动的痕迹（据NASA）

二、（SCIENCE）最新研究发现

最近，由卡内基研究所的Andrew Steele领导的一组科学家于2022年1月13日在《Science》杂志上公布了他们的发现，二十多年前引起巨大轰动的火星陨石ALH 84001并没有证据表明火星上有古老的原始生命。Steele说：“陨石的微区样本表明，富含碳化合物实际上是水反应的结果，很可能是由于含盐的水，或盐水长时间流过岩石之后形成的。”

最近研究表明，ALH 84001不能提供火星生命证据

研究人员认为当岩石还在火星上时，地下水穿过岩石的裂缝，水和岩石相互作用，形成了现在存在的微小碳酸岩小球，并且同样的事情过去和现在都在地球上发生着。水—岩相互作用与行星宜居性相关，也影响矿物多样性和有机分子的产生。他们研究了火星陨石ALH 84001中的碳酸盐和硅酸盐，使用原位纳米级分析来表征早期火星上的水—岩反应的性质，发现了与由矿物碳酸岩化和蛇纹石化反应形成的复杂难熔有机材料的矿物组合。有机分子与纳米相磁铁矿共存，它们都是在火星诺亚晚期（39—41亿年前）上的水—岩相互作用过程中原位形成的。

早期火星上进行着两种可能截然不同的非生物有机合成机制。蛇纹石化是一种非生物有机合成机制，玄武质岩石与含水流体反应，产生蛇纹石矿物、磁铁矿和氢。然后，该反应中产生的氢气可用于将含水二氧化碳还原为甲烷、一氧化碳和其它有机物，如甲酸和甲醛。一氧化碳和氢气也可以通过费—托反应（Fischer–Tropsch–type reactions）生成烷烃和其它有机分子，包括含氮有机物。在ALH 84001中，有机物与磁铁矿在两种不同的矿物组合中共存，部分样品中，磁铁矿与类似于滑石的矿物相共存，表明火星蛇纹石化反应是形成观察到的有机化合物的原因。与之相对应的，在样品的另外一些区域中仅在含有无定形二氧化硅、碳酸盐和有机碳的区域内存在磁铁矿，表明火星矿物碳酸岩化反应也是有机物形成的原因。

该研究表明火星早期岩石中会发生蛇纹石化和碳酸岩化反应，即含二氧化碳和水的流体与镁铁质岩浆岩矿物组合发生含水蚀变，形成蛇纹石、碳酸岩和磁铁矿，以及有机物。ALH 84001陨石中的有机合成以类似于地球岩石蛇纹石化的方式进行，从含二氧化碳和水的流体中中产生芳香族、脂族、羰基、羧基和碳酸盐类物质。火星在其演化历史中的大部分时间里都有非生物有机合成反应，也可以用来解释火星大气中甲烷的存在。

中国天问一号着陆点位于火星北方的乌托邦平原，原来为大型撞击坑，后来被火山熔岩和沉积岩覆盖

但两位参与最初研究的科学家对这个最新发现提出了异议，并称其“令人失望”。在一封共享的电子邮件中，表示他们坚持1996年的观察结果。美国休斯顿宇航局约翰逊航天中心的天体材料研究人员Kathie和Simon写道：“虽然现在的数据逐渐增加了我们对该陨石的了解，但这种解释并不新鲜，也没有得到相关研究的支持。”他们补充说，未经证实的推测对解决关于陨石中“有机物质”起源的难题没有任何帮助。

论文作者Steele肯定了最初研究人员的观测数据，并指出他们提出的生命痕迹假设在当时“是一个合理的解释”。他通过对斜方辉石、有机碳和纳米相磁铁矿的共生以及蚀变矿物组合的观察，得出发生在诺亚晚期的蛇纹石化和碳酸岩化反应是内源性火星有机碳来源的结论是一项非常令人兴奋的发现，而不是一项推翻“原始前提”的研究。

Steel在一封电子邮件中说，这一发现“极大地帮助我们了解生命是如何在行星上诞生的，也有助于完善我们在火星、土卫二和木卫二上其他地方寻找生命所需的技术。”Steel认为，证明火星是否曾经或仍然有微生物生命的唯一方法是将样本带到地球进行分析。

三、（IN THE FUTURE）天问一号：远瞻未来

红色火星过去是否有生命存在过？如今的干燥气候是如何形成的？能否改造为人类在太阳系中的第二个地球家园？多个国家的研究团队积极参与其中，2020年中国发射了天问一号火星探测器，目前正在火星上积极开展工作，让我们拭目以待吧。

火星表面形貌（据中国国家航天局）

中国“祝融号”火星车到达火星表面后拍摄的第一幅火星地形地貌影像图，可见近处表面较平坦，分布有大小不同的石块，多数颜色较浅、呈半掩埋状，较远处有一环形坑，环形坑边缘分布有颜色较深、棱角分明的石块，更远处是几处沙丘。