富氧岩石的发现揭示，火星可能比我们想象的更像地球

独孤一山隙

美国国家航空航天局的“好奇号”火星车继续寻找火星盖尔陨石坑条件可能支持微生物生命的迹象。（图片来源：NASA/JPL Caltech/MSSS）

据美国生活科学网站（Sharmila Kuthunur）：火星上古老海岸线上散落的岩石可能表明，这颗红色星球曾经比科学家们想象的更像地球。

科学家们表示，美国国家航空航天局的“好奇号”火星车发现的这些岩石异常富含氧化锰，这一化学物质为越来越多的证据提供了新的证据，证明曾经宜居的火星在其历史早期可能具有类似地球的氧气水平和对生命友好的条件。

美国国家航空航天局称地球上的锰是“生命进化中的无名英雄”。科学家们从地球的地质历史中了解到，在大约40亿年前最早的生命形式出现之前，锰在岩石和海洋中就很丰富，它为大多数生命现在所依赖的氧气铺平了道路。

然而，生产氧化锰的唯一已知方法是富含氧气或微生物。但前者在火星上没有强有力的证据，后者也没有有力的证据，这让科学家们对这种化学物质是如何在新发现的岩石中形成的感到困惑。

该研究的主要作者、新墨西哥州洛斯阿拉莫斯国家实验室的研究科学家帕特里克·加斯达告诉《现场科学》，形成富含氧化锰的岩石“在地球上很容易，因为微生物和氧气——氧气也是因为微生物而形成的——所以这一切都指向生命”。“我们当然没有证据表明火星上有生命，所以如果我们试图在一个完全非生物的系统中形成氧气，我们目前对火星的了解并不能解释这一点。”

“好奇号”火星车在穿越盖尔环形山中部时遇到了严重侵蚀的岩石。盖尔环形山是一个96英里宽（154公里）的古老湖床，自2012年以来一直在探索。火星车的ChemCam仪器通过用激光蒸发微小的碎片，然后分析产生的等离子体云，“嗅探”出岩石中的氧化锰。根据上周发表在《JGR Planets》杂志上的这项新研究，这种化合物构成了岩石化学成分的近一半。



盖尔陨石坑充满水的模拟视图，因为它可能出现在数百万年前。（图片来源：美国航空航天局/喷气推进实验室加州理工学院）

在“好奇号”发现新岩石的地点，火星车记录到了10到15米（33到49英尺）的海拔变化。尽管与“好奇号”多年来攀登的数百米相比，这一数字很小，但它“向我们指明了那个地方正在发生的一些特别的事情，”加斯达告诉《现场科学》。发现新砂岩的岩石结构似乎已经从“弯曲”转变为“平直”——加斯达和他的同事将这种变化解释为一条通向湖泊的河道。

加斯达说：“这意味着我们在湖岸或湖岸附近。”。他指出，由于数据有限，这种解释是不确定的，因为好奇号只驶过该地区一次。他补充道：“这使得解释真的很有挑战性，但这是我们最好的假设。”。

如果这一假设是正确的，这些岩石可能是在河水进入湖泊时减慢速度时倾倒在该地区的，类似于在地球上浅湖岸边发现的富含氧化锰的岩石。

佛罗里达理工学院的天体生物学家Manasvi Lingam没有参与这项新研究，他告诉Live Science，新发现的岩石是“过去火星上液态水的另一条证据，这对生命有益”。“这项工作提供了有利于宜居性的证据。”

然而，并不是所有人都同意新发现的岩石表明火星富含氧气。圣路易斯华盛顿大学地球、环境和行星科学教授Jeffrey Catalano没有参与这项研究，他表示，氧化岩石的存在可以帮助科学家了解火星是否像地球一样，经历了从低氧期到高氧期的“间歇过渡”。“然而，在这里和之前的工作中，锰氧化物对我们理解这种转变的影响被夸大了，”他告诉《现场科学》。

Catalano是2022年一项研究的一部分，该研究发现，在没有大气氧气的情况下，在类似火星的条件下，氧化锰很容易形成。这项基于实验室实验的研究表明，早期火星上丰富的氯和溴等元素将溶解在水中的锰转化为氧化锰矿物。这一发现为氧气提供了一种替代品，可以解释火星上新发现的岩石。

领导这项研究的得克萨斯大学圣安东尼奥分校地球化学家Kaushik Mitra在2022年的一份声明中表示：“即使在地球上，也有几种生命形式不需要氧气就能生存。”。“我不认为这是对宜居性的‘挫折’——只是可能没有氧气生命形式。”