火星神秘六边形,真相竟是这样?!

作者: 王英

来源: 中国科学院紫金山天文台

发布日期: 2023-08-24 17:01:04

科学家在好奇号火星车获取的图像数据中发现,火星盖尔陨石坑的沉积地层呈现出规则的六边形泥裂结构,与地球上河床干裂形成的多边形结构非常相似。这一发现揭示了火星诺亚纪-西方纪过渡期可能具有与现代地球相似的气候和行星表面环境,是前生命化学演化和生命起源的绝佳时机,为人类在火星上寻找可能的生命迹象提供了新的支持。

引⼦:

相信⼤家都曾⻅过地球上⼲涸的湖底、河床、旱季⻳裂的⼤地(图1),但你⼀定没有想到类似的景象会出现在其他星球上吧?近⽇,科学家从好奇号⽕星⻋获取的图像数据中发现,位于盖尔陨⽯坑的沉积地层呈现出规则的六边形泥裂结构,与地球上河床⼲裂形成的多边形结构⾮常相似。⽕星上究竟发⽣了什么?⽕星真的是地球的姊妹星吗?

众所周知,⽕星是太阳系内与地球最相似的⾏星,也是未来⼈类最有可能实现星际移⺠的“第⼆家园”。从古⾄今,⼈类对这颗红⾊的星球充满了⽆限好奇与想象。⽆论是中国古代神话中的⽕神祝融,还是古希腊神话中盗取⽕种的普罗⽶修斯,都是古⼈对⽕星崇拜的体现。以1962年11⽉1⽇前苏联成功发射⽕星1号探测器作为开端,⼈类的⽕星探测历程已跨越⼀个甲⼦。

各种⽕星探测器采集的科学数据,以及陨⽯样品的实验室研究正为我们⼀步步揭开这颗红⾊星球的神秘⾯纱。

在与⽕星相关的科学问题中,“⽕星上是否存在⽣命”⽆疑是最受瞩⽬的⼀个。1975年发射的美国海盗号(Viking)探测器的科学⽬标之⼀就是寻找⽕星上存在⽣命的证据,遗憾的是,并未在⽕星表⾯发现任何⾼级⽣命的痕迹。

1996年《科学》(Science)杂志发表的⼀篇论⽂声称在陨⽯中观察到的微⼩碳酸盐结构可能是古⽼⽕星微⽣物的化⽯遗迹(图2)。虽然这⼀观点后来被证伪,但其巨⼤的新闻效应不仅挽救了美国宇航局当年即将被削减的预算,更是激发了全世界对探寻地外⽣命的热情,以⾄于包括⼀些科学家在内的“⽕星迷”们开始捕⻛捉影,不放过任何可能证明⽕星上存在⽣命的蛛丝⻢迹。

时⾄今⽇,科学家公认的⽕星天体⽣物学(Astrobiology)的核⼼问题包括:寻找⽕星⽔的证据,探索⽕星环境的宜居性,探寻⽕星的⽣命信号,以及为⼈类登陆⽕星做准备等。⽕星上保存着⼤量与河流、湖泊、盆地甚⾄海洋相关的古⽼地貌(例如湖相沉积物、河流冲刷形成的砾岩、冲积扇和三⻆洲,古海岸线等,图4),同时存在多种含⽔矿物,据此可以推断早期(约40亿年前)⽕星表⾯存在⻓期流动的液态⽔。

尽管如此,⼈们对早期⽕星⽔⽂⽓候的短期间歇性却知之甚少。近⽇,《⾃然》(Nature)杂志报道的⼀项研究成果,为早期⽕星的⽔⽂⽓候能够促进前⽣命(Prebiotic)化学演化提供了新的证据。

好奇号⽕星⻋在对盖尔陨⽯坑数百⽶的沉积地层进⾏探测时发现,在基底含硫酸盐的地层单元中普遍存在以“Y”形相交的厘⽶级六边形图案(图5)。

这些六边形在垂直⽅向上深达1分⽶以上,在⽔平⾯上显示出约1厘⽶的起伏,平均直径约为4厘⽶。作者通过实验证明,这种120°的“Y”形接触⻆只能通过新鲜泥浆的反复湿润-⼲燥的循环形成。与此不同的是,单次⼲燥形成的泥裂结构的接触⻆接近“T”形(图6)。根据沉积速率推算,这些反复的湿润-⼲燥的循环可能持续了数千年⾄数百万年。

这⼀发现的天体⽣物学意义在于⼲湿循环的环境是⽀持前⽣命化学演化必不可少的条件。

由于⼲燥,⽔的活度降低,残留液体中可溶性组分的浓度增加,从⽽提⾼了化学反应速率。例如,由核糖和磷酸盐形成核苷酸的反应会⽣成⽔,因此在低⽔活度时更易发⽣。更重要的是,从核苷酸到RNA或DNA,从氨基酸到蛋⽩质的聚合反应必须经过脱⽔步骤,⽽⼲湿循环可以促进脱⽔。此外,盖尔陨⽯坑附近的粘⼟矿物(蒙脱⽯)可以通过离⼦交换紧密地吸附核苷酸,进⽽促进有机物的浓缩和聚合。

在适当的环境下,达尔⽂所谓的“温暖的⼩池塘”可以促进⼤分⼦的聚合反应,⽽持续的⼲湿循环则能够促进化学演化的量变到⽣命起源的质变!更为重要的是,这样的过程不仅在盖尔陨⽯坑,在⽕星上其它地⽅也很有可能⼤⾯积地发⽣。

⽕星神秘六边形为我们揭示了38-36亿年前的⽕星诺亚纪-⻄⽅纪过渡期可能具有与现代地球相似的⽓候和⾏星表⾯环境,是前⽣命化学演化和⽣命起源的绝佳时机。这⼀发现为⼈类在⽕星上寻找可能的⽣命迹象提供了新的⽀持!放眼全球,⽕星探测和⽕星研究⾼潮迭起。随着获取的科学数据越来越多、越来越好,期待在不久的将来,⼈类能够彻底解开⽕星⽣命的谜团!

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