东京理工大学 火星陨石ALH 84001的岩石碎片(左)
放大的区域(右)显示了主斜方辉石岩石上橙色的碳酸盐颗粒
信用:Koike等人
(2020)《自然通讯》
日本东京理工大学地球-生命科学研究所(ELSI)的研究科学家小林笃子和日本宇宙航空研究开发机构空间与航天科学研究所的研究科学家水户幸一组成的研究小组在火星陨石的碳酸盐矿物中发现了含氮有机物质
这种有机物质很可能从火星的诺亚时代就已经保存了40亿年
因为碳酸盐矿物通常从地下水中沉淀出来，这一发现表明早期火星潮湿且富含有机物，可能适合居住并有利于生命的开始
几十年来，科学家们一直试图了解火星上是否有有机化合物，如果有，它们的来源是什么
尽管最近基于火星车的火星探索研究已经发现了火星有机物的有力证据，但是关于它们来自哪里、有多古老、分布和保存有多广，或者它们与生物化学活动的可能关系却知之甚少
火星陨石是火星表面的碎片，它们本身被流星撞击送入太空，最终降落在地球上
它们为火星历史提供了重要的见解
其中一颗陨石特别重要，它被命名为艾伦山(ALH) 84001，以它在1984年被发现时所在的南极洲地区命名
它含有橙色的碳酸盐矿物，是40亿年前从火星近地表的盐水中沉淀出来的
由于这些矿物质记录了火星早期的水环境，许多研究试图了解它们独特的化学性质，以及它们是否能为火星上的古代生命提供证据
然而，之前的分析受到了来自南极冰雪的陆地物质的污染，因此很难说陨石中有多少有机物质是真正的火星物质
除了碳之外，氮是地球生命的基本元素，也是行星系统演化的有用示踪剂
然而，由于以前的技术限制，尚未在ALH84001中测量氮
从ALH 84001中提取的碳酸盐在银带上(左)以及它们的氮XANES光谱和参考化合物(右)
蓝色条表示含氮有机物的吸收能量
信用:Koike等人
(2020)《自然通讯》 这项由ELSI-JAXA联合团队进行的新研究使用了最先进的分析技术来研究ALH84001碳酸盐的氮含量，该团队现在相信他们已经找到了40亿年前火星有机物含氮的第一个确凿证据
地球污染是外星物质研究的一个严重问题
为了避免这种污染，研究小组开发了新的技术来制备样品
例如，他们在ELSI的一个清洁实验室里用银胶带从宿主陨石上扯下微小的碳酸盐颗粒，大约有一根头发那么宽
研究小组随后在JAXA用扫描电子显微镜聚焦离子束仪器进一步处理这些颗粒，以去除可能的表面污染物
他们还使用了一种叫做氮钾边缘微x光吸收近边缘结构(μ-XANES)光谱学的技术，这种技术允许他们检测极少量的氮，并确定氮的化学形式
来自附近火成岩矿物的对照样品没有检测到氮，表明有机分子只存在于碳酸盐中
经过仔细的污染检查，研究小组确定检测到的有机物很可能是真正的火星人
他们还确定了硝酸盐形式的氮的贡献是微不足道的，硝酸盐是目前火星上的强氧化剂之一，这表明早期火星可能不含强氧化剂，正如科学家所怀疑的那样，它的氧化性比今天要低
早期(40亿年前)和现在火星的示意图
古老的含氮有机物在碳酸盐中被捕获并保存了很长一段时间
信用:Koike等人
(2020)《自然通讯》 火星现在的表面对大多数有机物来说太粗糙了，无法生存
然而，科学家预测有机化合物可以在近地表环境中保存数十亿年
这似乎是研究小组在ALH84001碳酸盐中发现的含氮有机化合物的情况，这些化合物似乎在40亿年前就被捕获在矿物中，并在最终被输送到地球之前保存了很长时间
该小组同意有许多重要的公开问题，如这些含氮有机物来自哪里？小林解释说:“有两种主要的可能性:要么它们来自火星以外，要么它们在火星上形成
在太阳系历史的早期，火星上可能有大量的有机物，例如来自富含碳的陨石、彗星和尘埃粒子
其中一些可能已经溶解在盐水中，并被困在碳酸盐中
研究小组负责人柯伊克补充说，另外，早期火星上的化学反应可能在现场产生了含氮有机物
他们说，不管怎样，这些发现表明，在火星成为我们今天所知的红色星球之前，火星上存在有机氮；早期的火星可能更“像地球”，氧化更少，更潮湿，富含有机物
也许是“蓝色”
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