【博科园-科学科普】在过去的几十年里我们对火星的研究揭示了一些关于地球的非常有趣的事情。在20世纪60年代和70年代初水手探测器显示火星是一个干燥的、寒冷的行星，很可能没有生命。但随着对火星的了解不断加深已经知道火星曾经有一个温暖的、湿润的环境，可以支持生命存在。
火星2020号火星探测器的概念图，图片：NASA
这反过来又激发了多个任务，他们的目的是寻找过去生活的证据。然而在这个搜索中，关键的问题是去哪里看找什么？在一项由堪萨斯大学的研究人员领导的新研究中，一个国际科学家小组建议未来的任务应该寻找钒。他们声称这种罕见的元素可以指向化石的生命迹象。
在堪萨斯大学的地质学副教授克雷格·p·马歇尔(Craig p . Marshall)领导下，国际团队成员包括来自Argonne国家实验室的成员，沙特阿拉伯Aramco的地质技术服务部门列日大学和悉尼大学，研究名为“微化石中钒的成像：一个新的潜在生物特征”，最近发表在科学杂志《天体生物学》上。
这幅插图用激光拍了一块石头。图片：NASA/JPL-Caltech
要清楚在火星这样的星球上发现生命的迹象并非易事。正如克雷格·马歇尔在堪萨斯大学的新闻发布会上所指出的：
“如果你是在地球上的微化石上寻找古老的沉积岩，那么你的工作就被砍掉了——甚至在火星上也如此。在地球上岩石已经存在了35亿年，构造碰撞和重新排列已经给岩石带来了很大的压力和压力。而且这些岩石可以被掩埋，温度也会随着深度的增加而增加。
在论文中马歇尔和他的同事们建议像NASA的“火星2020”号火星探测器，欧洲航天局的ExoMars 2020探测器，以及其他的表面任务，可以将拉曼光谱与寻找钒的搜索结合起来，以找到化石生命的证据。在地球上这种元素在原油、沥青和黑色页岩中被发现，它们是由生物有机物质的缓慢衰变形成的。
此外古生物学家和天体生物学家利用拉曼光谱技术，在火星上寻找生命迹象，这一技术揭示了样品的细胞成分。在这方面钒的加入将提供作为生物标志的材料，以证实在研究的样本中有机生命的存在。
人们说如果它看起来像生命，有一个碳的信号那么就有生命。但是，当然我们知道在其他过程中也可以有碳质材料，比如热液喷口，与看起来像微化石一样，也有一些碳信号。人们也会人为地制造奇妙的碳结构看起来像微化石。所以现在正处于一个关键时刻，很难判断是否只有在形态学和拉曼光谱的基础上才有生命。
火星2020着陆系统，图片：NASA/JPL
这并不是马歇尔和他的合著者第一次提倡使用钒来寻找生命的迹象。这是他们在2015年的天体生物学科学会议上发表的演讲的主题。更重要的是马歇尔和他的团队强调，使用已经成为NASA火星2020任务一部分的仪器，将有可能完成这项技术。
他们提出的方法还包括一种叫做x射线荧光显微镜的新技术，它可以观察元素组成。为了测试这一技术，研究小组研究了一种被称为“尖酸”的有机物-壁微化石。从数据中证实了在微化石中存在着钒的痕迹，这些化石是无可辩驳的有机来源。
马歇尔说：我们测试了在一个微化石上的一个概念验证，在那里没有任何疑问，我们正在研究保存的古代生物学，认为这个微化石的时代是泥盆纪。这些人是水生微生物——他们被认为是微藻，一种真核细胞，比细菌更先进。我们发现了在蓝藻材料中你所期望的钒含量。
这些微生物化石可能与数十亿年前火星上存在的生物不同。其他的科学研究也表明，钒是由生物体经历由热和压力引起的转换过程(即成岩蚀变)所产生的有机化合物(如叶绿素)的结果。
ESA的ExoMars rover(前景)和俄罗斯静止的表面科学平台(背景)的概念图。图片：ESA/ATG
换句话说在生物死后被埋在沉淀物中，在他们的遗体中，有一种被埋在越来越多的岩石层(即石化)的遗迹。或正如马歇尔解释的那样：
钒在叶绿素分子中被完全分解。叶绿素通常在中心有镁——在埋藏的过程中，钒取代了镁。叶绿素分子与碳质物质纠缠在一起从而保护了钒。这就像如果你把一根绳子放在你的车库里，然后把它放在你的车库里，这样你就可以在下次需要的时候把它解开。但随着时间的推移，在车库的地板上，它变得混乱，东西被卷入其中。即使你使劲摇晃东西也不会出来这是乱作一团。同样地如果你看碳质材料发现有一堆杂乱的碳层把钒混合在一起。
这项工作得到了ARC国际研究基金会(IREX)的支持，该研究资助了旨在寻找细胞外生命的生物特征的研究——得到了澳大利亚同步加速器和位于阿贡国家实验室的先进光子源的额外支持。展望未来马歇尔和他的同事们希望进一步研究利用拉曼光谱研究碳质材料。
目前他们的研究似乎已经引起了欧洲空间局的兴趣。豪厄尔·爱德华兹(Howell Edwards)也在使用拉曼光谱(他的工作得到了ARC grant的支持)进行研究，他是ESA的火星探索者团队的一部分，他负责在2020年的“漫游者”(ExoMars)上使用仪器。但是正如马歇尔所指出的，该团队也希望NASA考虑他们的研究：
希望美国宇航局的人能读到这篇论文。有趣的是作为太空探测器x射线光谱仪的首席研究员的科学家，预计未来十年将是探索火星任务的大好时机。多艘漫游者将探索火星表面，希望找到难以捉摸的生命迹象。这些任务还将为美国航空航天局(NASA)在本世纪30年代登陆火星的任务铺平道路，这将是历史上第一次宇航员登陆火星表面。
事实上如果这些任务能够找到生命的证据，它将对未来的火星任务产生深远的影响。它也将对人类的自我认知产生不可估量的影响，在数十亿年前，生命并没有在地球上出现！
参考：University of Kansas，Astrobiology
