火星,作为地球的近邻,一直以来都是探索外星生命的重点目标。随着多项火星探测任务的陆续展开,人们对这颗红色星球古代环境及其潜在生物遗迹的认识不断加深。2025年9月,权威科学杂志《Nature》发表了一项题为《Jezero陨石坑中的红氧化矿物与有机物关联》的研究报告,揭示了迄今为止最清晰的火星古生命迹象。该研究基于美国国家航空航天局(NASA)"毅力号"火星车在Jezero陨石坑内的探测数据,详细分析了该区域内一种名为"明亮天使"的地质构造。火星车装备的多种高灵敏仪器对岩石样品进行了深入的矿物学、化学及有机物成分分析,勾绘出了一幅复杂而充满潜力的古代生态画卷。Jezero陨石坑位于火星北半球,这里曾经是一个古老湖泊系统,拥有丰富的水文沉积特征。
明亮天使组被认为是由沉积环境形成的泥岩及砾岩相构成,泥岩中发现了含有机碳的微小结核和明显的反应前缘,富含铁磷酸盐和硫化物矿物,分别类似地球上的维维安石和绿泥石。科学家们通过采用光谱分析、X射线荧光等多种技术,确认这些矿物是在低温环境下,通过红氧化还原反应生成的,显示有机物质参与到了矿物的形成与转化过程当中。矿物结核并非简单的风化碎屑沉积产物,而是沉积物置换及成岩过程中形成的自生矿物。这种发现对火星环境历史解读至关重要,因为它不仅证明了有机物过去存在,还表明这些有机物可能曾在特定的地球状条件下与环境发生复杂的化学反应。此外,研究团队发现,经过红氧化反应导致形成的铁磷酸盐和铁硫化物矿物呈现出与有机物质密切关联的空间分布,反映出沉积环境中可能存在古代生命活动的化学能量代谢痕迹。在明亮天使组样品中,火星车搭载的SHERLOC紫外拉曼光谱仪检测到了约1600 cm-1处的G带信号,这是有机碳的特征光谱标志,进一步印证了有机物的存在。
该区域不同目标的拉曼光谱分析显示,有机信号强弱不一,反映出有机物的分布与矿物反应的不均一性。有关泥岩的化学成分显示,其富含二氧化硅、铝氧化物和铁氧化物,同时镁和锰含量较低,这表明当时沉积物经历了氧化的化学风化作用。各种特征共同支持明亮天使组沉积环境为富含水的、化学活跃的、适宜生命存在的环境。更引人关注的是,有机物在矿物化学过程中所扮演的角色。研究团队提出了可能的生物学路径,即火星早期的微生物借助铁和硫的循环将有机物氧化,形成铁磷酸盐和铁硫化物矿物。地球上类似的微生物代谢过程被认为是早期生命活动的关键化学标记。
虽然也存在无生命化学反应路径可解释这些矿物的形成,但研究报告强调,火星环境的多项限制条件使得纯粹的无机反应假说面临挑战。火星明亮天使组中发现的矿物-有机质关联,更贴近微生物介导的变质过程。除了矿物和有机碳的证据外,地质背景及岩石纹理也为古代生命的存在提供了支持。泥质沉积物的层理结构、多样岩相交错及矿物纹理相互验证了一个水文陆相相互作用的复杂地质环境。明亮天使组所露头呈现多种岩石质地特征,包括风蚀形成的槽纹和由沉积及成岩作用塑造的结核、矿脉网络,反映了多阶段的沉积和后成岩过程。持久的水环境与丰富的化学能为潜在生命提供了理想的生存舞台。
毅力号采集了明亮天使组内多块岩石及其中的核心样本,未来可以借助地球上实验室设施进行更精准的有机物分子结构和矿物微观特征研究。样品的回收将极大助力确认这些矿物与有机物的起源,进一步厘清火星古生态环境的性质。本次发现标志着火星探测史上的重大突破。首次以如此细致的矿物-有机物结合体形式,展示了火星早期可能微生物生命活动的证据,提供了"潜在生物标志物"的最有力例证。虽然目前尚不能完全排除无生命过程的解释,但这为未来探测任务指明了方向,着重寻找类似的化学和矿物证据。维维安石和绿泥石类矿物在地球上多与铁还原菌和硫酸盐还原菌代谢活动相关。
这些铁磷酸盐和铁硫化物的形成,伴随着有机碳的氧化,提醒我们火星过去可能拥有支持此类代谢过程的环境条件,为火星生命史注入新的活力。聚焦火星古生命的研究不仅具有重大的科学意义,对未来人类深空探索,乃至在太阳系内寻找生命的宏大计划均有裨益。随着样品返回计划的推进,我们有望利用地球先进的分析技术,更深入解读火星古代生态系统的秘密,揭开这颗红色行星的生命迷雾。总结来看,Jezero陨石坑明亮天使组内铁磷酸盐与铁硫化物矿物与有机物的共存,是迄今为止火星上最清晰的古代生命迹象之一。这些物质的空间分布、化学成分及生成机制,展现了一幅复杂的古代火星化学生态图景。未来的研究将致力于厘清形成这些矿物的具体过程,区分生物与非生物起因,为火星生命的确证提供坚实科学基础。
科学家们表明,要最终确认火星上生命的存在,还需结合更多地质学、生物学、化学及行星科学的交叉研究。"毅力号"及其后续任务无疑将在这一探索进程中发挥关键作用,迈向揭示宇宙生命起源的伟大飞跃。 。
