英格兰南部的一条小溪可以为寻找火星上远古生命证据提供指引，这种形式的脂肪酸存在于一种富含铁的矿物质中，名为goethite。伦敦帝国理工学院(Imperial College London)的研究人员前往英国南海岸多塞特郡(Dorset)，对流入圣奥斯瓦尔德湾(St Oswald’s Bay)的酸性溪流进行取样。这条酸度为3.5的溪流被认为与30亿年前早期火星赫斯佩里时代的水类似。溪流流过白垩纪时期的砂岩层。在那个遥远的年代，森林大火将木炭沉积在沙滩上。细菌可以在木炭上生存，用硫酸盐分解木炭，产生硫铁矿或“傻瓜金”。
涓涓细流汇入英国南海岸的圣奥斯瓦尔德湾，在那里，模拟火星的条件使得富含铁元素的矿物质中保存着生命中的脂肪酸。图片：Imperial College London
快进到今天，溪流中的水氧化了黄铁矿，产生了一种弱硫酸，使水具有pH值，而各种硫酸铁矿物沉淀到河床上，包括一种叫黄钾铁矾的矿物。黄钾矾擅长捕捉有机物，尤其是酸，它们是生命产生的最常见有机化合物。随着时间的推移，水会将黄钾矿转变成另一种被称为goethite的矿物质。在干燥的环境中，比如在火星上，goethite会脱水成另一种富含铁的矿物质，叫做赤铁矿，这就是为什么火星是铁锈红色的原因。Jarosite, goethite和hematite都是在火星上被大量发现。帝国理工学院的研究人员（Jonathan Tan, James Lewis和Mark Sephton）发现溪中的goethite含有丰富保存完好的脂肪酸。基于这些丰富的物质，并假设古代火星上存在着与多塞特河相似的微生物，研究人员估计在这个红色的星球上，至少有286亿公斤的脂肪酸被锁在富含铁岩石中。
明确的生物标志物
有机地球化学教授和帝国理工学院地球科学与工程系主任Sephton说：在火星上发现由碳原子长链构成的脂肪酸的重要性不应该被低估，因为它们将是一个明确的生物标志。如果只是把碳原子以一种非生物的方式扔在一起，那么在碳原子形成18个碳原子链之前，还有5万个其他可能的同分异构体。18-碳原子脂肪酸的存在几乎肯定是由生物过程产生的。诀窍就是找到火星上的脂肪酸，如果它们存在的话。美国宇航局“好奇号”探测器上的火星(SAM)仪器套件的样本分析工作是将泥土和岩石样本烘烤，使有机分子蒸发，使机载气相色谱质谱计(GCMS)更容易探测。
“好奇号”探测器在维拉鲁宾岭登陆，它可能在那里搜寻古代火星微生物留下的脂肪酸。图片：NASA/JPL-Caltech/MSSS
萨姆还带了9个密封的“湿化学”杯子，每个杯子都装满了化学物质。当样品与这些化学物质混合并加热到900摄氏度时，这些化学物质就能将任何有机分子转化为更容易挥发的产品，从而使GCMS更容易分析。其中两个杯子装满了四甲基氢氧化亚铵(TMAH)和甲醇，用它们可以检测到脂肪酸，这两个杯子都还没有用过。美国国家航空航天局戈达德太空飞行中心的詹妮弗·本特布罗德说：在实验中只做了两次尝试，她领导着科学小组最近在火星上发现了有机分子。该团队正在考虑所有的选择，包括维拉·鲁宾岭(Vera Rubin Ridge)附近的富含粘土的岩层，这是自任务开始以来一直是分析的关键目标。
采集正确的样本
测量多塞特河中水的pH值，图片：Imperial College London
起源仍不确定，但有机分子在火星上的存在，预示着火星上可能存在古代生命。然而Sephton认为富铁的goethite样品是富粘土材料的附加选择。2008年美国宇航局的凤凰号着陆器发现，火星表面被某些矿物质覆盖，这些矿物质在加热时会释放氧气，而氧气与有机化合物结合并破坏它们。黄钾铁矾是其中的一种矿物质，但针铁矿不是。这意味着，如果火星上的任何远古生命留下脂肪酸，这些脂肪酸被包裹在jarosite中变成了goethite，那么这些脂肪酸仍然是可以检测到的。
Sephton说，选取正确的样本是至关重要的，可以得到最好的仪器，最好的技术，但是如果得到了错误的样本，就不会发现任何脂肪酸，在多塞特所做的工作就是尝试提供信息，让火星上的样本得到最好的选择。研究结果还显示，前往智利的阿塔卡马沙漠、南极洲或西班牙的里约热内卢. Tinto河流域等异国他乡进行昂贵而耗时的实地考察，并不总是需要寻找火星类似物，帝国理工学院团队研究的这条河流只有一米宽。Sephton说：在河流的边缘有中性的pH值条件，在中心有非常酸性的条件，作为地球化学家，这给我们提供了很好的机会来追踪这些条件的发生和消失。
帝国理工学院的研究人员在圣奥斯瓦尔德湾工作，图片：Imperial College London
如果了解详细的化学成分，那么这些微模拟点可以给你提供超过公里大小的模拟点。在未来的几年里，“好奇号”将与美国宇航局的“火星2020”漫游者和欧洲-俄罗斯的“ExoMars漫游者”联合在一起。“好奇号”和“好奇号”都将配备在太空实验室，可以探测到脂肪酸或其他有机化合物，从而证明火星曾经有生命居住过。火星上充满了惊喜，永远不知道我们接下来会遇到什么。这项研究发表在《科学报告》上，由英国航天局资助。
博科园-科学科普｜文：Keith Cooper/Space
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