利用先进的技术，科学家们在大约1500万年前从火星表面喷射出的陨石中发现了含氮的有机化合物，证明了早期生命的证据可以在今天被保存和检测到。
如图1所示。一块叫ALH84001的火星岩石碎片(左)。放大的区域(右)显示了宿主直纹岩上的橙色碳酸盐颗粒。资料来源:小池百合子等人(2020年)《自然通讯》。
日本东京理工学院地球生命科学研究所(ELSI)的研究科学家小林惠子和日本宇宙航空研究机构太空与航天科学研究所的研究科学家小池瑞穗组成的研究小组，在火星陨石的碳酸盐矿物中发现了含氮的有机化合物质。自火星的诺亚纪时代以来，这种有机物质很可能已经保存了40亿年。由于碳酸盐矿物通常会从地下水中沉淀出来，这一发现表明，早期的火星是湿润的、富含有机物的，可能适合居住，有利于生命的开始。
几十年来，科学家们一直试图了解火星上是否有有机化合物，如果有，它们的来源是什么。尽管火星探测器的最近研究发现了火星有机物存在的有力证据，但对于它们的来源、年龄、分布和保存的范围，以及它们与生化活动可能存在的关系，我们知之甚少。火星陨石是火星表面的碎片，它们被流星撞击而进入太空，并最终落在地球上。这些火星陨石为了解火星历史提供了重要的线索。其中一颗特别重要的陨石名叫Allan Hills (ALH) 84001，1984年发现于南极的Allan Hills，因此命名为ALH84001。
它含有橙色的碳酸盐矿物，是从40亿年前火星近地表的含盐液态水中沉淀出来的。这些矿物记录了火星早期的水环境，许多研究试图了解它们独特的化学成分，以及它们是否为火星上可能的古代生命提供证据。但是，由于受到南极冰雪造成的地球物质污染，很难说陨石中有多少有机物是真正来自火星。除了碳之外，氮(N)是地球生命的基本元素，也是行星系统演化的有用示踪剂。然而，由于之前的技术限制，在ALH84001中的氮还没有被测量。
这个由ELSI-JAXA（东京地球生命科学研究所-日本宇宙航空研究开发机构）联合小组带领的新发现使用了最先进技术的分析技术去研究ALH84001（火星陨石阿兰山84001）碳酸盐的氮含量，并且该小组现在确信他们已经发现了证明40亿年前火星有机物中含氮的第一个可靠的证据。
陆地污染是外星物质研究面临的一个严肃问题。为了避免这种污染，该小组研发了新的技术来准备样品。比如，他们在ELSI（东京地球生命科学研究所）干净的实验室里，用银胶带从宿主陨石上提取出大约有一根头发的宽度的极微小的碳酸盐颗粒。然后，研究小组在JAXA（日本宇宙航空研究开发机构）使用扫描电子显微镜聚焦离子束仪器进一步处理这些颗粒，尽可能去除的表面污染物。他们还使用了一种叫做氮K-边缘 x射线吸收边近结构（-xanes）光谱学的技术，这种技术使他们能够检测出极少量的氮，并确定氮的化学形式。附近火成矿物的对照样本没有检测到氮，表明有机分子只存在于碳酸盐中。
经过仔细的污染检查，研究小组确定检测到的有机物，很可能是真正的火星人。他们还确定了硝酸盐形式的氮的贡献，硝酸盐是目前火星上的强氧化剂之一，其贡献微不足道，这表明早期的火星可能没有强氧化剂，正如科学家所怀疑的，它比现在的氧化程度要低。
火星现在的表面对大多数有机物来说太过严酷，无法生存。 然而，科学家预测有机化合物可以在近地表环境中保存数十亿年。这似乎是研究小组在 ALH84001碳酸盐中发现的含氮有机化合物的情况，这些化合物似乎在40亿年前被困在矿物中，在最终被送到地球之前保存了很长时间。
研究小组赞同有许多重要的开放性问题，比如这些含氮有机物是从哪里来的？Kobayashi 解释说，有两种可能：要么来自火星之外，要么是在火星上形成的。在太阳系历史的早期，火星可能被大量的有机物覆盖，例如来自富含碳的陨石，彗星和尘埃颗粒。
科学家们在火星陨石中发现了40亿年前的含氮有机分子。这些分子，有一部分溶于了浓盐水中，另一部分则被锁在了碳酸盐里。研究小组负责人Koike就这项发现补充说明，或许早期火星上有产生含氮有机物的实时化学反应。不管怎样，含氮有机分子的发现表明，在火星变成我们已知的红色星球前，早期的火星或许更像“地球”，有少量的氧气，更加的潮湿，富含有机物。更或者它过去可能是蓝色的。
图2.
（左）从ALH 84001（火星陨石）在超导膜上提取的碳酸盐。（右）氮元素X射线吸收精细结构光谱。蓝条表示的是含氮有机物吸收的能量。
Koike 2020发布于《Nature Communication》杂志
图3.
火星早期(40亿年前)和现在的图示。很久以前的含氮有机物在碳酸盐中被封存了很长时间。
Koike 2020发布于《Nature Communication》杂志
相关知识
火星是距离太阳第四远的行星，也是太阳系中仅次于水星的第二小行星。在英语中，火星这个名字是取自罗马战神，也通常被称为“红色星球”。被称为红色星球是因为受普遍存在于火星表面的氧化铁的影响，使火星呈现出肉眼可见的天体所特有的红色外观。火星是一颗有着稀薄大气层的类地球行星，表面特征会让人联想到月球表面的月球坑，以及地球的山谷、沙漠和极地冰盖。
由于旋转周期以及旋转轴相对于黄道平面的倾斜和地球非常相似，所以在火星上，时间的流逝，白天黑夜和季节都和地球很像。火星是奥林帕斯山和水手号谷的所在地，奥林匹帕山是太阳系中最大的火山，也是太阳系行星上存在的最高山峰。水手号谷是太阳系中最大的峡谷之一。北半球平滑的北极盆覆盖了整个星球面积的40%，这个盆地也可能是一个巨大的撞击坑。火星有两颗卫星，火卫一和火卫二，它们很小，形状也不规则。它们可能是被捕获的小行星，类似于5261 Eureka(小行星)，火星特洛伊小行星
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XANES（X-ray absorption near edge structure）是一种X射线吸收近边结构（XANES）又称近边X射线吸收精细结构（NEXAFS），是吸收光谱的一种射线结构。
奥林帕斯山（OlympusMons）是太阳系最高的火山，它位于火星上。奥林帕斯山火山口深约3公里，顶峰高26公里，平均高度22公里，是地球上珠穆朗玛峰的三倍。它的外形如同一个巨大的盾牌，奥林帕斯山底部的面积比英国还大，顶上的火山口能容纳两个伦敦还绰绰有余。奥林帕斯山总是位于活火山区，而且数百万年来它一直在增大。
奥林帕斯山
奥林帕斯山是一座由于大量喷发和熔岩层叠堆积而形成的巨型火山，火星上的低引力和非常微弱的地表地质构造活动促使了这座巨大火山的形成，火山周边几乎都围绕有4千米长的悬崖峭壁，火星上的火山活动大约在200万年前停止，但是科学家不排除奥林匹斯火山将来会有重新“觉醒”的可能性。
水手号谷（Valles Marineris），或称为水手号峡谷、水手峡谷或水手谷，命名来自水手9号，是火星最大的峡谷，也是太阳系最大最长的峡谷。它是在1972年由水手九号宇宙飞行器发现的，其长度与纽约到洛杉矶的距离相当。太阳系最大的峡谷将火星的脸画出一道宽大的割痕，名为水手峡谷的雄伟山谷前后延展了超过4500公里，最宽处超过600公里宽，而往下约刨了8公里深。手号谷东西范围为东经267.3度至东经331.1度，即西临诺克提斯迷宫、往东进入大片混沌地形；南北范围则是南纬2.96度至南纬19.09度。
北极盆地（英语：North Polar Basin或Borealis basin）是位于火星北半球的一个巨大盆地，面积占了火星表面积40%。海盗1号的登陆地点克里斯平原被认为曾是向北极盆地开口的海湾。
作者：.elsi
FY：Astronomical volunteer team
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