火星成为人类探索太阳系中最具吸引力的目标之一,关于这颗红色星球曾经是否拥有生命的争论持续了数十年。随着NASA的Perseverance号漫游者于2021年成功登陆火星Jezero陨石坑,科学家们终于获得了强有力的工具,以寻找古代火星上生命存在的直接证据。2025年9月发表在《Nature》期刊上的最新研究成果,更将这一目标的实现推向了高潮。科学家通过对Jezero陨石坑中Bright Angel组泥岩的深入分析,发现了铁磷酸盐和铁硫化矿物与有机碳的紧密结合,成为迄今为止最"清晰"的古代生命迹象。这些矿物与有机物的关联以亚毫米至毫米级别的节理和交界带形式存在,显示出极低温的后沉积氧化还原反应过程,暗示着古火星上的水环境可能曾经支持生命活动。 Bright Angel组地层位于Jezero陨石坑西缘的Neretva谷,展示了丰富的沉积结构和矿物组成。
Perseverance号深入探测这一地质单元,利用多种高灵敏度仪器如PIXL(X射线光电子光谱仪)、SHERLOC(拉曼光谱仪)和SuperCam等,精确测量了岩石的化学成分、矿物学特征及有机物含量。整体来看,Bright Angel组主要由泥岩构成,细颗粒的沉积环境反映了古代低速流水的堆积过程,同时伴随局部存在的砾岩和矿化裂缝,反映复杂的环境变化。 最引人注目的是发现在泥岩中存有大量黑蓝绿色的圆形至不规则形状微小矿物团块,被称为"罂粟籽"状节理,这些矿体富含铁、磷和锌,化学分析表明其成分接近于Vivianite(一种含铁磷酸盐矿物)及其氧化产物。同时,在部分区域还发现了富含铁和硫的矿物聚集体,组成成分与矿物Greigite(铁硫化物)相似。这些矿物与有机碳的空间共存,通过拉曼光谱分析检测到典型的G带信号,进一步佐证了有机物质的存在。 从地质学与化学机制角度分析,这些铁磷酸盐和铁硫化矿物的形成与沉积后发生的氧化还原反应密切相关。
火星古代沉积物中的有机碳在还原过程中可能促进了三价铁(Fe3+)还原为二价铁(Fe2+),释放出磷酸盐并促进Vivianite的生成;而同时有机物的氧化也可能驱动了硫酸盐还原,形成富铁硫化矿物Greigite。这种生物化学驱动的矿物形成过程在地球淡水及海洋环境中广泛存在,是微生物铁和硫还原代谢的典型表现。更令人振奋的是,这些矿物与有机物的空间分布和矿物学特性,类似于地球沉积环境中被视为潜在生物标志的"反应前沿"和"结核"结构,具有极高的生命指示价值。 也有科学家提出,虽然存在潜在的非生物化学反应路径能够解释这些矿物的生成,但在火星环境条件下,这些路径受限于温度、pH值以及矿物组分等因素,往往难以完全复制所观测的矿物组合和有机物特征。通过对矿物和有机物共生关系的深入研究,火星可能早期勘探中发现的这些结构更倾向于由早期生命活动所塑造,而非单纯的化学沉积反应。 Bright Angel组沉积环境的特征也为潜在生命存在提供了良好条件。
数据显示,火星曾有过稳定的湖泊水环境,泥岩沉积表明有淡水供应,pH中性到微碱性且具备氧化还原梯度,这些环境因子均支持生命化学反应的发生。不同层位间的泥岩与含橄榄石和碳酸盐的沉积物组合,反映了多阶段的环境变化及复杂的水文过程,暗含多样生态潜力。 与此同时,研究团队强调,明确定义火星生命迹象仍然需要更大规模的实验和地球对照研究,特别是从Mars 2020任务返回的Sapphire Canyon岩心样品,将成为在地球实验室进一步解析这些矿物和有机物起源的关键。实验室分析能帮助区分生物沉积和非生物地球过程差异,提高火星生命探测的科学精准度。 这项研究推开了火星生命探测的新篇章,标志着从地质形态、矿物学到有机化学的多学科集成成为未来火星探索的主流方向。火星是否曾孕育生命,这些红氧化矿物和有机碳的神秘结合,成为最有力的线索。
科学家们将继续在这条探索之路上稳步前行,期待能在不远的将来解开火星生命之谜。 综上所述,Jezero陨石坑Bright Angel组的发现代表了迄今为止对火星可能存在古代生命最明确的证据之一。其详细的矿物和有机物互作机制不仅增强了对火星早期环境的理解,也为后续样品返回任务提供了科学指导。随着技术的进步和数据的积累,人类对火星生命的认知将更加清晰,未来探索或将在这片神秘的红色土地上迎来突破。 。
