好奇心找到了火星上硝酸盐的证据

NASA火星漫游者好奇号的这张自画像结合了火星漫游者的火星手持镜头成像器在2013年2月3日拍摄的数十张照片，以及在2013年5月10日拍摄的三幅照片，显示了好奇号使用其演练的两个孔（左下象限）摇滚目标“约翰·克莱因”。

NASA的“好奇号”火星车已在“洛克内斯特”（Rocknest）地点发现了一些被风吹起的沙尘样本中的硝酸盐，这进一步证明了生命所必需的成分存在于数十亿年前的火星上。

氮对于所有已知的生命形式都是必不可少的，因为氮被用于编码较大分子的构建基块，例如DNA和RNA（用于编码生命的遗传指令）以及蛋白质（用于构建头发和指甲的结构）以及加快或调节化学反应。

但是，在地球和火星上，大气中的氮被锁定为氮气（N2）-两个氮原子紧密结合在一起，以至于它们不易与其他分子发生反应。氮原子必须分开或“固定”，以便它们可以参与生命所需的化学反应。在地球上，某些生物能够固定大气中的氮，这一过程对于代谢活动至关重要。但是，诸如雷击之类的高能事件也会固定少量的氮。

硝酸盐（NO3）是与三个氧原子键合的氮原子，是固定氮的来源。硝酸盐分子可以与其他各种原子和分子结合；这类分子称为硝酸盐。

没有证据表明该团队发现的固定氮分子是由生命产生的。火星的表面对于已知的生命形式而言是荒凉的。相反，研究小组认为硝酸盐是古老的，很可能来自非生物过程，例如陨石撞击和火星遥远过去的闪电。

类似干燥河床的特征以及仅在液态水存在下才形成的矿物质的发现表明火星在遥远的过去更热情好客。好奇号小组发现了证据，证明数十亿年前盖尔陨石坑的好奇号站点上存在着生命所需的其他成分，例如液态水和有机物。

“在大风火山口发现一种生物上可利用的氮形式，为古代火星环境提供了更多的支持，”位于马里兰州格林贝尔特的美国宇航局戈达德太空飞行中心的珍妮弗·斯特恩说。斯特恩（Stern）是该研究论文的主要作者，该论文在线发表在3月23日的《美国国家科学院院刊》上。

研究小组在“罗克内斯特”（Rocknest）现场挖出的风吹沙尘样本中以及在耶洛奈夫湾“约翰·克莱因”和“坎伯兰”钻孔现场从泥岩中钻取的样本中发现了硝酸盐的证据。斯特恩说，由于Rocknest样本是从火星远处吹来的尘埃与更多本地来源的物质结合而成的，因此硝酸盐很可能在火星上广泛分布。结果表明，从钻探地点获得的火星土壤中的硝酸盐含量最高相当于百万分之1100。研究小组认为耶洛奈夫湾的泥岩是由沉积在湖底的沉积物形成的。此前，漫游者团队描述了那里古老，宜居的环境的证据：淡水，生命所需的关键化学元素（例如碳）以及驱动简单生物体内新陈代谢的潜在能源。

首先将样品加热以释放与火星土壤结合的分子，然后将释放的部分气体吹入SAM仪器进行分析。可以使用以下两种仪器来鉴定各种含氮化合物：一台质谱仪，该质谱仪使用电场通过其特征质量识别分子；一台气相色谱仪，根据分子通过小型玻璃毛细管的时间来分离分子-某些分子更容易与管子的侧面相互作用，从而传播得更慢。

该仪器与其他含氮化合物一起，在所有三个位置的样品中检测到一氧化氮（NO-一个与氧原子结合的氮原子）。由于硝酸盐是与三个氧原子结合的氮原子，因此研究小组认为大多数NO可能来自硝酸盐，硝酸盐在加热样品进行分析时会分解。SAM仪器中的某些化合物在加热样品时也会释放出氮。但是，斯特恩认为，在最极端，最不现实的情况下，发现的NO量是SAM产生的NO的两倍以上。这导致团队认为硝酸盐确实存在于火星上，并且对报道的丰度估计值进行了调整以反映这种潜在的额外来源。

斯特恩说：“科学家长期以来一直认为，陨石撞击时释放出的能量会在火星上产生硝酸盐，而我们发现的量与这一过程的估算结果非常吻合。”

SAM仪器套件是在NASA Goddard上构建的，其重​​要元素由行业，大学以及国家和国际NASA合作伙伴提供。美国国家航空航天局（NASA）的火星科学实验室项目正在利用“好奇心”评估古代宜居环境和火星环境状况的重大变化。美国加州航空航天局位于加利福尼亚州帕萨迪纳市的喷气推进实验室是加州理工学院的研发项目，它制造了流动站，并管理着位于华盛顿的美国航空航天局科学任务部的项目。NASA火星探测计划和戈达德太空飞行中心为SAM的开发和运营提供了支持。SAM-Gas色谱仪得到了法国航天局（CNES）的资助。这些SAM实验的数据存储在行星数据系统（pds.nasa.gov）中。

出版物：詹妮弗·斯特恩（Jennifer C. Stern）等人，“火星大风火山口的好奇号流浪者调查中沉积和风成沉积物中原生氮的证据”，PNAS，2015年；土井：10.1073 / pnas.1420932112

图像：NASA / JPL-Caltech / MSSS