火星车泄漏之后

编译 刘声远

“好奇号”火星车（艺术画）

美国宇航局最新火星车“好奇号”上发生的一次泄漏事故，为数十年来寻找火星生命的故事添加了一个新的转折。

2012年12月3日，全球媒体聚焦美国旧金山举行的一次会议，期待来自火星的最新消息。记者们纷纷猜测：美国宇航局最新也最大的火星车——“好奇号”到底发现了什么？要知道，两周前，“好奇号”项目的一位科学家在一次访谈中难掩兴奋地说：“好奇号”分析了它从一堆火星沙尘中舀起的最初几瓢火星土壤，“这些数据看来真不错”。这意味着什么？只可能是一件事，那就是：发现火星生命迹象。

然而，令万众瞩目的美国地球物理学年度大会的新闻发布会并没有给出什么足以引起轰动的内容。发布会强调，虽然“好奇号”的确探查到了有机分子，而有机分子是火星生命存在的先决条件之一，但这些有机物有可能来自地球。

记者们可能大失所望。然而，对于近十年来致力于“好奇号”项目的科学家们来说，“好奇号”的首批火星土壤样本为几十年来寻找火星过去甚至现在的生物活动迹象的故事添加了一个新的转折。

意外泄漏

于2012年8月6日登陆火星的“好奇号”搭载着迄今为止被送到外星上的最复杂的科学仪器。运用这些仪器，“好奇号”不仅能在许多不同波长、不同距离（从微距直到望远镜视距）上进行拍照，而且还能提取空气、土壤和岩石样本，送到“好奇号”上的多个顶尖化学实验室进行分析，以测定矿物学、化学、分子化合物甚至元素组分的同位素比率。在所有仪器中，最先进的或许是“火星土壤检测仪”仪器组，简称“山姆仪”。它能将岩石样本气化、烧灼，并与液体化合物混合，以探测一些通常无法识别的有机分子。

当山姆仪在靠近“好奇号”登陆的地点，对首批为数不多的样本进行探测时，它的确发现了有机分子。但科学家立即意识到，这些有机分子并非直接来自火星，而是来自火星上的一种含碳化合物和一种特殊的氢之间的反应，后者是从地球上一路被带到火星的。“好奇号”带有9瓶这种氢，目的是与火星土壤混合以辨识复杂得多的有机材料，例如氨基酸。很明显，其中一瓶发生了泄漏。

泄漏，听起来不是什么好事情，但美国宇航局科学家对此评论说：“这真是一次意义非凡的泄漏！” 他们解释说，“好奇号”的这次泄漏带给他们一个预料之外的好处——它显示高氯酸盐（一种反应性很高的氯化物）确实存在于火星土壤中。

在火星上发现高氯酸盐很重要吗？回答这个问题需要我们回顾火星探索史上最具争议的篇章——“海盗号”之争。

“凤凰号”登陆器的探测暗示，“海盗号”登陆器1976年可能在火星上检测到了生命的基本构筑单元。

为“海盗号”平反？

1976年，美国宇航局的一双登陆器——“海盗1号”和“海盗2号”分别在火星的不同位置登陆，它们搭载了生命探测实验装置以及气相色谱-质谱仪（一种专门用来探测有机分子混合物中不同成分的仪器），目的是探查火星土壤中不同种类的分子。

当“海盗号”上搭载的仪器对加热的火星土壤样本进行分析时，它们探测到了氧和二氧化碳的爆发。这一发现有可能暗示火星土壤中存在有机分子，这些分子在加热时分解产生了氧和二氧化碳。然而，科学家解读说：这是地球物质污染的后果，污染物可能来自用来清洁设备的溶剂。

不过，并非所有人都接受了这个观点，麦克凯及其同事拉瓦罗就公开挑战了污染论。他们指出，只要火星上存在高氯酸盐，就可以解释“海盗号”的实验结果。他们的观点基于他们针对地球土壤样本的实验。他们曾对采集自智利阿塔卡马沙漠——非常干燥，了无生机，可能是地球上最像火星的地方——的土壤样本进行分析。当他们将高氯酸镁添加到这些土壤样本里并加热时，发现土壤里存在的几乎所有的有机物都发生了反应，并形成了水、二氧化碳和氯化合物。

麦克凯和拉瓦罗于2010年发表论文指出，“海盗号”实验中发现的二氧化碳的确是火星当地存在有机材料的迹象，而且可能源自于反应性很高的土壤化学。具体而言，就是高氯酸盐作用于火星土壤中的有机化合物。

来自于美国宇航局“凤凰号”火星登陆器的数据，也进一步支持了麦克凯和拉瓦罗有关“海盗号”的结论——“凤凰号”在自己于火星北极附近的登陆地点的土壤中发现了高氯酸盐。

“好奇号”在火星上发现了与地球上类似的地质特征。大图为“好奇号”拍摄的火星表面，小图为智利北部的干涸河床。

现在，科学家注意到，由于高氯酸盐在火星上不太可能广泛存在，两艘“海盗号”和“好奇号”在登陆地点搅起高氯酸盐的机会不多，所以很难被探查到。而山姆仪上的泄漏事故证明，火星上的确存在有机物——火星土壤中的高氯酸盐在与有机物发生强烈反应后，产生了大量氯化合物。

有机物之谜

需要指出的是，“好奇号”任务才刚刚开始，而它从火星上发回新的惊人发现的前景十分广阔。要知道，上一代火星车——“勇气号”和“机遇号”的第一个真正重要的发现，是在“勇气号”的第800个火星日取得的，而它原定的任务期仅为短短90天。

“好奇号”的任务期计划为至少两年，但几乎可以肯定，它的工作时间会比这长久得多。在它一路穿越盖尔陨击坑，向着主要目的地——高耸的夏普山前进的过程中，它将穿越一些区域，而在轨探测器之前已清晰地探明这些区域中有黏土矿物质沉积物。对山姆仪来说，这类矿物质可能是最有趣的检测目标，因为黏土通常形成于有丰富水的环境中，而这样的环境在火星早期的气候条件下有利于生物发育。不仅如此，黏土层尤其适于长久保存有机化合物。因此，如果火星土壤中有大量有机材料存在，“好奇号”发现它们的可能性就很大。

目前，“好奇号”还得走很久才能到达夏普山。对外星生命感兴趣的科学家期待“好奇号”取得越发激动人心的发现。例如，在黏土层之间会不会发现一些具备特殊生物学意义的重要化合物，譬如作为生命基本构筑单元的氨基酸。对于山姆仪实验室的气相色谱仪来说，一些在生物学上耐人寻味的复杂分子（例如氨基酸）难以探查，而这可能正是剩下的那8瓶特殊氢的用武之地——将特殊氢刻意地而非不经意地添加到火星土壤中，就有可能探查到氨基酸。

生命特征

如果在火星上发现了氨基酸，是否就能作为火星生物存在的证据？并非如此。事实上，科学家已经在一些陨石中发现了氨基酸，但就算这样，发现氨基酸或其他生物意义重大的分子，还远远不能证明形成生命所需的所有必要成分都存在。

不过，“好奇号”还可能取得更鼓舞人心的发现。

我们知道，活的生物体拥有一种典型行为，能够非常清晰地把生物代谢活动和任何已知的纯化学过程区分开来，这就是：许多有机化合物的分子和氨基酸都是手性的（见相关链接《手性》）。总体来说，活的生物体都只具备一种手性，而不会具备另一种。科学家期冀“好奇号”搭载的仪器能够区分这类分子的不同手性形式（虽然它的这一能力还未得到实践证明）。如果“好奇号”能发现拥有一种主要手性形式的氨基酸组合，将成为一种很强烈的生命指针，表明这些氨基酸是过去某个时期的火星生物的产物。如果真是这样，首次发现外星生命将成为能写进历史的特大事件。

手性

手性广泛存在于自然界中，表示一种重要的对称特点。如果某物体与其镜像不同，就被称为“手性的”，且其镜像是不能与原物体重合的，就如同左手和右手互为镜像但无法叠合。手性物体与其镜像被称为对映体。可与其镜像叠合的物体被称为“非手性的”。

甲烷之谜

大图：“好奇号”在火星上工作（艺术画）小图：“好奇号”拍摄的火星岩石

迄至今日，“好奇号”还取得了另一个重要的“不发现”：它没有在火星大气层中发现甲烷。一些科学家声称，根据从地球上观测火星以及从在轨飞行器观测火星所获得的资料，他们认为火星上有甲烷。事实上，“好奇号”在初次嗅闻火星大气时，也发现了甲烷信号。但科学家最终分析认为那是污染的结果——很可能是来自地球的空气被锁闭在“好奇号”搭载的仪器中，随后在火星上逃逸了出来。从那以后，“好奇号”再未见到过甲烷的踪迹。

但这或许并非是故事的终结。以往的观测显示,火星上的甲烷浓度会随着时间、地点的不同而不同，而“好奇号”的这一“不发现”仅限于一个时间和一个地点，所以并不意味着现在火星上一定不存在甲烷。一旦在火星上发现了甲烷，其意义将十分重大——甲烷在大气层中存在不了多久，它的存在将证明一个动态的、持续的来源。不管这个来源的性质是生物的还是活跃地质过程的，都将是对火星状况的一个新的、戏剧性的大发现。