3 0年前，隕石獵人從南極冰場尋獲了一塊火星巖石。2 0 1 4年1 2月，來自加州大學圣地亞哥分校、美國航空航天局以及史密森學會的科學家對這塊巖石的最新分析揭示出了數(shù)十億年前的火星氣候記錄。他們報告了隕石內(nèi)所含礦物質(zhì)的詳細檢測數(shù)據(jù)，證據(jù)顯示，在那一時期好像有水沖刷了火星表面，火星上曾經(jīng)形成的生命可能就在那時出現(xiàn)了。

加州大學圣地亞哥分校的項目科學家，同時也是該報告的主要作者羅比娜·沙欣說：“隕石內(nèi)的礦物質(zhì)記錄了火星古代的化學簡況以及水和大氣相互作用的概貌?！?/p>

這塊1.3萬年前墜入地球的不太可愛的石頭看起來很像一顆土豆，有相當久遠的歷史。它是人類擁有的最古老的火星隕石，是4 0億年前由火山噴發(fā)產(chǎn)生的一大塊凝固巖漿，科學家把它標記為ALH8 4 0 0 1。從那時起，某種液體（很可能是水）滲過巖石內(nèi)的孔隙并且沉積了一些含有碳酸鹽和其他礦物質(zhì)的小顆粒。

碳酸鹽之間的細微差異取決于它們中碳原子和氧原子的來源。碳和氧都有較重和較輕的變種，又稱為同位素。同位素的相對豐度形成的化學特征可以通過詳細分析和精確測量來發(fā)現(xiàn)。

火星大氣層的主要成分是二氧化碳，但也包含一些臭氧。2 5年前，加州大學圣地亞哥分校的化學教授馬克·蒂門斯及其同事首次描述的物理化學現(xiàn)象表明，臭氧中氧同位素的平衡非常怪異，其中富含重同位素。

沙欣說：“當大氣中的臭氧與二氧化碳發(fā)生化學反應(yīng)時，臭氧把其同位素的怪異特性傳遞給了新的分子?！痹诘聡５卤ご髮W讀研究生時，她就研究了氧同位素的交換過程，在二氧化碳與水反應(yīng)生成碳酸鹽時，同位素的特征會繼續(xù)保留。

碳酸鹽中同位素的怪異程度反映了其形成過程中水和臭氧的存有量。這是一個被鎖定在穩(wěn)定礦物質(zhì)中的3 9億年前的氣候記錄。水越多，怪異的臭氧信號就越弱。

研究小組在隕石所含的碳酸鹽中檢測到了明顯的臭氧信號，這表明盡管那一時期火星上有水，卻不太可能存在浩瀚的海洋。不過，仍然可以證明早期的火星表面很可能存在面積較小的海洋。

“我們對同一樣本中的碳同位素進行的同步測量還得到了新的發(fā)現(xiàn)，即隕石中不同的礦物質(zhì)有各自獨立的起源?！鄙承勒f，“這些礦物質(zhì)向我們顯示了火星大氣中二氧化碳的化學組分以及同位素組分。”

雖然結(jié)構(gòu)體的生物起源被摒棄，但一些科學家認為，隕石ALH8 4 0 0 1中含有碳酸鹽小管是存在微生物生命的潛在證據(jù)。2 0 1 4年1 2月1 6日，美國航空航天局宣布了另一個由“好奇”號發(fā)現(xiàn)的火星生命以甲烷形式存在的潛在證據(jù)。 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 生物通過吸食礦物質(zhì)來構(gòu)建自身的骨骼，因而沉積下了碳酸鹽，但研究小組對礦物質(zhì)的檢測結(jié)果并非如此。沙欣說：“我們檢測到的碳酸鹽不是來自生物體，里面異常的氧同位素告訴我們，這是非生物的碳酸鹽?！?/p>

通過利用多種方式對同位素進行檢測，化學家發(fā)現(xiàn)碳酸鹽中只含有微量碳-1 3，而氧-1 8含量豐富。也就是說，在火星大撞擊時期，其大氣中碳-1 3的含量要比現(xiàn)在少得多。

火星大氣層的大量流失或許已造成了其碳、氧同位素的相對豐度的改變。一般而言，液態(tài)水在寒冷的星球表面流動需要較厚的大氣層?！拔覀円呀?jīng)對太陽系中最早期的氧—水系統(tǒng)有了更加深刻而具體的認識?！钡匍T斯說，“現(xiàn)在的問題是，地球和火星上什么時候開始有了水？火星上的水又到哪里去了？我們已經(jīng)取得了很大的進步，但仍有許多未解之謎?！?/p>