美国宇航局的“好奇号”探测器于2012年8月6日登陆火星，此后一直在盖尔陨石坑(Gale Crater)采集样本，并将结果发回地球供研究人员解读。对来自六个暴露地点(包括一个暴露的悬崖)的沉积物样本的碳同位素分析，研究人员对碳的来源有了三种合理的解释——宇宙尘埃、二氧化碳的紫外线降解，或生物产生的甲烷的紫外线降解。
研究人员1月17日在《美国国家科学院院刊》(Proceedings of The National Academy of Sciences)上指出，“这三种情况都是非常规的，不同于地球上常见的过程。”
碳有两种稳定的同位素，碳12和碳13。通过观察一种物质中这两种同位素的含量，研究人员可以确定碳循环发生的细节，即使它发生在很久以前。
宾夕法尼亚州立大学地球科学教授克里斯托弗·h·豪斯说：“太阳系中的碳和碳的量是太阳系形成时存在的量。”“这两种物质都存在于所有事物中，但因为碳12比碳13反应更快，所以观察样品中每种物质的相对数量可以揭示碳循环过程。”
好奇号火星探测器由NASA位于南加州的喷气推进实验室领导，过去花了九年时间探索盖尔陨石坑的古代岩石层。探测器在这些层的表面钻孔，并从埋藏的沉积层中回收样本。好奇号在没有氧气的情况下加热样品，以分离化学物质。对这种热解产生的部分还原碳的光谱分析显示，碳12和碳13的数量取决于原始样品所在的地点或时间。一些碳13在样品中特别低，而其他样品中则富集。
“碳13含量极低的样本有点像来自澳大利亚的27亿年前的沉积物样本。”豪斯说。
为了解释这些异常枯竭的样本，研究人员提出了三种可能性——宇宙尘埃云，紫外线辐射分解二氧化碳，或紫外线降解生物创造的甲烷。
根据豪斯介绍，太阳系每隔几亿年就会穿过一团星系分子云。
“它不会沉积出很多灰尘。”豪斯说，“在地球记录中很难看到任何这些沉积事件。”
要创造一层可以让好奇号取样的层，星系尘埃云得首先降低火星的温度，让此时火星上的水产生冰川，星系灰尘会沉积在冰川顶部，当在冰川融化时在原地留下一层包含碳的泥层。
到目前为止，火星盖尔陨石坑存在冰川的证据还很有限。根据研究人员的说法，“这种解释是合理的，但需要额外的研究。”
碳13含量较低的第二个可能解释是二氧化碳在紫外线下转化为甲醛等有机化合物。
“有论文预测，紫外线可能导致这样的转化，”豪斯说。“然而，我们需要更多关于这种转化程度的实验结果，以便我们能够证实或排除这种解释。”
第三种可能的生产碳13贫化样品的方法是和生物学相关的。
在地球上，来自古地表的明显的碳13耗损特征表明过去的地表微生物消耗了甲烷。古代火星可能也有大量的甲烷从地下释放出来，然后，这些甲烷要么被地表微生物消耗掉，要么与紫外线反应，直接沉积在地表。
然而，根据研究人员的说法，目前在火星地貌上没有表面微生物的沉积证据，因此论文中强调的生物解释是依靠紫外线降解的甲烷。
豪斯说：“这三种可能性都指向了一种不同寻常的碳循环，与今天地球上的任何东西都不一样。”“但我们需要更多的数据来弄清楚哪个是正确的解释。如果火星车能探测到大量的甲烷羽流并测量其中的碳同位素就好了。”
豪斯还指出，发现微生物垫的遗迹或冰川沉积物的证据也可以让问题更清晰。
“好奇号”仍在收集和分析样本。“这项研究实现了火星探索的长期目标。”豪斯说，“测量另一个宜居世界的沉积物中不同的碳同位素——这是最重要的地质工具之一，它通过9年的勘探来做到这一点。”
（独家编译：科幻世界）
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