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一个著名的火星陨石,现在含氮

一个著名的火星陨石,现在含氮

几十年来,科学家们一直在寻找有机化合物存在的证据。生活的基石。在火星上。几年前,好奇号火星探测器首次在火星岩石中发现有机物。然后,在2020年4月下旬,有更多令人兴奋的消息;日本地球生命科学研究所的研究人员称,他们在一块著名的火星陨石中发现了40亿年前的含氮有机分子。这块陨石很可能是通过撞击事件从火星喷射出来的,它穿越了星际空间,最终落在了地球上。这块陨石正是艾伦·希尔斯84001 (ALH 84001), 1984年在南极洲的雪原上发现的著名火星陨石。这项新工作在这块陨石中发现了氮;这可能是理解火星上的有机物如何起源以及它们是否与生命有关的关键。

包括东京理工学院地球生命科学研究所(ELSI)的科学家小林幸子和日本宇宙航空研究开发机构(JAXA)太空与航天科学研究所的科学家小池瑞穗在内的研究小组在陨石的碳酸盐矿物中发现了含氮有机物质。这些有机物估计有40亿年的历史。摘要:

了解火星上有机物质的起源是现代行星科学的一个主要问题。最近对火星沉积岩的机器人探测和对火星陨石的实验室分析都报告了可能的本地有机成分。然而,人们对它们的起源、进化和保存知之甚少。在这里,我们报告说,在火星陨石中的40亿年(Ga)碳酸盐岩,艾伦希尔斯84001,通过开发新的高空间分辨率原位N-化学物种形成技术,保存了本地氮(N)的有机物。这些有机物质是在诺契亚时代在当地合成和/或在火星上陨落的。火星近地表的水状流体中的碳酸盐和蚀变矿物,在漫长的地质时期中保存了有机物质的完整。这种含氮化合物的存在需要非生物或生物固氮和氨储存,这表明早期火星的氧化环境比今天少。

一个著名的火星陨石,现在含氮

一个著名的火星陨石,现在含氮

一个著名的火星陨石,现在含氮

碳酸盐矿物本身很重要,因为它们通常来自地球上的地下水。这增加了更多的证据,以及来自各种火星探测器和轨道器的所有数据,表明火星曾经比现在湿润得多,有大量的有机物。这样的环境可能是生命在地球上开始的理想环境。

研究人员使用了最先进的分析技术来测定碳酸盐中的氮含量。

那么为什么氮很重要呢?

首先,研究小组发现硝酸盐形式的氮含量并不高,这意味着早期火星的氧化环境比现在少得多。氧化是指一种物质与氧或另一种氧化剂发生化学反应。铁或钢在氧气和水的存在下会生锈就是一个很好的例子。这对生命的可能出现是个好消息,因为硝酸盐是一种很强的氧化剂。此外,正如在论文中指出的,这些含氮化合物需要非生物(非生物)或生物(生物)固定。本文讨论了各种可能的非生物来源,但不幸的是没有生物来源。

一个著名的火星陨石,现在含氮

尽管这些发现为火星早期存在有机物提供了更多的证据,但科学家们仍然不知道这些有机物究竟是如何形成的。它们可以是非生物的,生物的,或者两者兼而有之。陨石和彗星被认为至少把其中一些送到了古代火星的表面,但其他有机物被认为是直接在火星上形成的。

研究人员还必须确保有机物确实是火星上的,而不是陆地上的。为了做到这一点,他们在ELSI的一个清洁实验室里用银胶带从陨石上摘下微小的碳酸盐颗粒,这些颗粒大约有一根头发丝那么宽。然后在JAXA用扫描电子显微镜聚焦的离子束仪器准备进一步去除任何可能的表面污染物。此外,他们使用了一种叫做氮K-edge微x射线吸收附近的边缘结构(μ-XANES)光谱,这允许他们检测氮存在于少量和氮在确定化学形式。作为对比,来自陨石中附近火成岩矿物的对照样品显示没有可检测到的氮,这表明有机分子只存在于碳酸盐中。

目前火星的表面条件非常不利于保存有机物,但这项研究以及基于“好奇号”发现的研究表明,有机物仍然可以在岩石中保存得很好。在火星的近地表也可能存在大量的有机化合物,还有待发现。“好奇号”发现的有机物在泥岩中。由粘土和粉粒组成的古代泥–它曾经在盖尔陨石坑的湖底。未来的任务,比如即将到来的“坚忍号”探测器,将能够进一步确定火星上现在还有多少有机物。

一个著名的火星陨石,现在含氮

摘要:

无论起源如何,早/中诺契亚火星上有机氮和还原氮的存在表明了火星氮循环的重要性。如果火星近地表系统在地质时间尺度上产生和/或运输并保存了相当数量和变化的有机物,这些化合物就有机会进化成更复杂的形式。预计未来的调查将获得更多火星氮循环的隐藏记录,包括火星卫星探测(MMX)的样本返回任务,火星样本返回任务,火星地下的探索,以及对火星陨石的进一步深入研究。

在一些火星有机物中发现氮元素,是了解古代火星上的有机化合物如何形成,它们可能有多丰富,以及是否有生命存在的证据的另一个重要步骤。

结论:研究人员在火星陨石中发现了40亿年前的含氮有机分子。

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