勇氣號火星車發現二氧化矽沉積物可能尋找到古代火星生命的蹤跡

火星上的蛋白石(左)與地球上的層疊石(右)對比
2007年,美國太空總署勇氣號(Spirit)火星車在古謝夫(Gusev)環形山附近的哥倫比亞丘陵發現了二氧化矽沉積物。最近,美國亞利桑那州立大學的天體生物學家積·法馬(Jack Farmer)和行星科學家史蒂夫·魯夫(Steve Ruff)在智利地熱谷(El Tatio hot springs)找到了與之結構相似的物質。這一發現可能為尋找火星生命打開了新的窗口。

智利地熱谷位於南美阿塔卡馬(Atacama)沙漠的邊緣,海拔超過4,267米,是地球上海拔最高的間歇泉聚集地。即使在夏天的晚上,該地的氣溫也都在0℃以下,那裡空氣稀薄、乾燥,來自太陽的紫外線很強,被認為是地球上最像遠古火星溫泉的地方,也是地球上數一數二的可以模擬火星的地方。法馬和魯夫兩人觀察了智利地熱谷的流出物,並在微生物幫助下形成了二氧化矽結構,這個結構與勇氣號在火星上發現的二氧化矽結構相似。

當年,勇氣號火星車拍到了一種長著枝丫的石頭,一如纖纖手指;或者包成結核,形似淺海生物。勇氣號用自帶的小型熱輻射光譜儀測量了它的礦物成分,發現它們是無定形態的二氧化矽,也就是我們常說的蛋白石。

在地球上,跟蛋白石一樣同屬二氧化矽的石英,是岩石圈裡主要的造岩礦物,這類物質卻難得一見。科學家考察這些蛋白石的上下地層時發現,它正好位於兩套鎂鐵質火山岩之間。地質學家推斷當時火星上富含熱液活動,高溫熱液能夠輕易地把上下火山岩地層裡的鐵離子和鎂離子從岩石的分子骨架中淋濾掉,從而把矽和氧篩出來。這樣,過飽和的矽和氧就凝固成了獨立的蛋白石。這些二氧化矽沉積物裹了一層微米級的石鹽包殼,被認為是噴孔熱液活動的關鍵證據,它們是富含氯離子的熱液在輸出通道上留下的沉澱物。石鹽極易溶於水,但得益於智利地熱谷獨特的干燥氣候特徵,這些含有微米級石鹽殼的沉積物有幸能夠保留下來。如果用它來解釋火星上那些相關性良好的對應物,人們就可以大膽地說明,勇氣號找到的很可能就是火星當年一個活躍的熱液噴發孔。

在地球的熱液噴發口附近,寄居著大量細菌。這些細菌很原始,是所有地球生命的最初形態。這些微小的原始細菌圍在富含化學物質的噴發口附近,靠熱液中的化學能量來營生。隨著細菌的世代更替,它們的新陳代謝產物也一疊摞一疊,逐漸摞成疊層石。這些疊層石是過去生命存在的生物訊號。

【圖:美國太空總署和亞利桑那州立大學;文:節錄自科學網頁;新聞訊息由林景明提供】研究全文刊登在已經出版的《自然通訊》期刊

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