火星维拉鲁宾山脊上采集的岩石样本中碳—12含量异常丰富。图片来源：NASA/JPL-CALTECH/MSSS

自2012年以来，美国宇航局的“好奇号”火星探测器在火星表面穿越，在岩石中钻孔采样，并在其搭载的化学实验室中进行分析，试图梳理火星存在生命的证据。

1月17日，该火星探测器项目的科学家在美国《国家科学院院刊》公布了一个有趣的关于碳的现象，这不一定是火星曾存在生命的证据，但十分奇怪。他们发现，“好奇号”探测到一些岩石的碳中含有大量的轻碳同位素。在地球上，这是古微生物存在的有力证据。

然而，考虑到这是在火星上发现的，研究人员不愿意轻易下结论，因此他们一直在寻找该现象的非生物学解释，包括紫外线和星际灰尘。

研究论文第一作者、美国宾夕法尼亚州立大学帕克分校生物地球化学家Christopher House说，研究确实增加了微生物曾经存在乃至今天仍存在于火星上的可能性。

碳以两种稳定的同位素形式存在：“轻”的碳—12和较“重”的碳—13。由于碳—13多了一个中子，形成的分子键会稍“坚固”一些。因此，生命进化中选择了更易分解的碳—12。生命活动产生的大多数有机分子也都富含碳—12，例如，与深海热液喷口排放的非生物甲烷相比，来自稻田的甲烷含有更多轻碳。

研究小组观察了“好奇号”穿越盖尔撞击坑（里面有古老湖泊的泥岩）时，一路上钻取的24个不同岩石样本。不同样本的分析结果差异很大，其中，在6个点上钻取的样本的碳—12、碳—13含量比基于地球的参考标准高70%以上。

“这是戏剧性的发现。”House说，来自山脊顶部和撞击坑其他地形高点的样本中，上述现象最明显。因此，研究小组认为，富集碳是数十亿年前从大气中沉积而来的，不是湖泊沉积物留下的。

将轻碳浓缩到如此高的水平可能需要多个步骤，研究人员对该过程进行了推测。

一种推测是火星深处微生物以岩浆中较轻的碳为食，释放甲烷气体。然后，地表的其他微生物以排放的甲烷为食，进一步提高轻碳含量，并在其死亡后将轻碳固存。

但是，火星探测器尚未发现古代微生物的物理痕迹。因此，研究人员认为，火星深处的微生物也有可能是在紫外线驱动下浓缩轻碳的。紫外线可能会分解微生物产生的甲烷，进一步富集轻碳，同时产生甲醛等子产物，最终沉积在火星表面。

此外，还有可能是年轻太阳系包括早期的火星，穿越了一个含有气体和尘埃的星际云。科学家认为这种现象每1亿年左右会发生一次。这种星际云中含有轻碳，与“好奇号”观测到的碳相当。尘云可能阻挡了阳光，使火星深度冻结、形成冰川，阻止了宇宙尘埃中的轻碳被其他碳源稀释。House说，上述事件发生是一个极大的巧合，且盖尔撞击坑没有冰川存在的证据，但是，这种可能性不能排除。

未参与该研究的加利福尼亚大学行星科学家Mark Harrison也认为，碳富集的确是古代生命存在的一个暗示，但是通过这种迹象判断生命存在与否，在地球上也是存在争议的，因此，不能排除非生物学的解释。要解开上述谜团，需更多的探测和研究。（徐锐）

相关论文信息：https://www.pnas.org/content/119/4/e2115651119