寻找潜在生命物质的载体——鲕粒

作者: 孙宇

来源: 中国科学院广州地球化学研究所

发布日期: 2019-10-27 08:00:00

本文探讨了鲕粒作为火星生命探索中的关键生物标志物载体的潜力,通过研究柴达木盆地蒸发盐胶结的碳酸盐鲕粒,发现鲕粒中保存的伪枝藻素生物标志物,为火星探测提供了新的视角。

人类对于火星上是否有生命的探索从未停止,而选择有效的生物标志物组合及生物标志物载体,是提高地外生命探测效率的关键。基于此,近年来备受关注的美国“火星2020”任务工作组选取了6种可探测的生物标志物组合,包括:有机物、矿物、微观结构、宏观结构、同位素和化学特征。这些生物标志物,或许可以帮助我们解开火星生命的秘密。

鲕粒,由于其独特的结构形貌特征及与生物活动潜在的相关性,被列为一种矿物生物标志物。碳酸盐鲕粒主要是由文石、方解石等矿物围绕一个核生长而形成的,具有环带或放射状结构的球形或椭球形颗粒(<2 mm),广泛存在于滨湖、浅海等地质记录中。

然而,关于鲕粒还有很多关键科学问题有待解决。如:鲕粒究竟是生物成因还是非生物成因?地质历史时期的鲕粒是否能保存具有明确指向性的生物标志物?这些问题制约着鲕粒在追溯古环境及生命活动中的作用。

柴达木盆地是地球上最大的类火星环境之一,其极端环境中生物标志物的存在形式对火星探测具有重要的指示意义。近期,中科院广州地化所何宏平研究员团队与香港大学、加拿大阿尔伯塔大学合作,对柴达木盆地蒸发盐胶结的碳酸盐鲕粒样品的矿物学和同位素地球化学特征进行了系统研究,对鲕粒的形成年龄、鲕粒中生命物质的保存开展了详细的剖析。

研究发现,鲕粒样品的稳定碳、氧同位素特征均显示无机碳源特征,指示了鲕粒形成于干旱的蒸发环境;同时元素扫描分析也未发现与生命活动有关的元素(如磷、铁等)分布,这进一步证明了该鲕粒样品不是由生物形成的。但是,从鲕粒中萃取出的微量有机物的拉曼光谱分析表明,鲕粒样品中均含有保存程度不同的蓝细菌在光合作用过程中过滤紫外线的保护色素——伪枝藻素。

尽管随着保存时间的增长,部分信号变弱,但至少在经历了29万年后(样品2B),从鲕粒中仍能获得有效的伪枝藻素信号。

因此,该研究认为,虽然鲕粒的形成与生物作用可能不存在直接相关性,但鲕粒能在极端环境中较好保存伪枝藻素这一生物标志物,并且在经历一定的地质历史时期后仍可以被检测出来。这表明在鲕粒形成时期,蓝细菌繁盛于柴达木盆地的古盐湖,也说明鲕粒本身可以作为一种显式的生物标志物。

已有研究表明,火星上发育了众多的蒸发盐沉积。因此,其中可能存在的碳酸盐鲕粒是寻找潜在生命物质的关键载体,在未来的火星探测研究中可作为优先关注的探测目标。

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