“嫦娥之父”歐陽自遠：中國科學家發現火星生命最有力證據

儘管宇宙中廣泛存在着簡單的含碳有機物，但這些有機物和生命之間並沒有必然聯繫。不過一箇中國科學家領導的研究小組最近宣佈，他們在一塊火星隕石中發現了或許是由生物作用產生的有機物。中國月球探測工程首席科學家、“嫦娥之父”歐陽自遠親自撰文指出，這是人類搜尋火星生命的進程中所發現的最令人鼓舞的科學論據。

來自火星的提森特隕石。近日，科學家在其中找到了火星上過去可能存在生命活動的重要證據。

以下為文章全文：

2014年12月1日，國際著名學術期刊《隕石學與行星科學》刊登了中國科學院地質與地球物理研究所林楊挺研究員領導的研究團隊（包括中國科學家研究團組，德國拜羅伊德大學A. El Goresy教授，瑞士洛桑聯邦理工學院Phillipe Gillet教授，日本東北大學Eiji Ohtani教授、Masaaki Miyahara博士和Shi Ozawa博士）的最新研究成果，對火星可能曾有過生命給出了迄今為止最令人鼓舞的科學論據。

中國科學家的成果令人鼓舞

在中國科學院的資助下，自2012年4月至2013年12月，林楊挺研究團隊利用中國科學院地質與地球物理研究所的激光拉曼譜儀和納米離子探針，對2011年降落在摩洛哥沙漠的提森特（Tissint）火星隕石（圖1），開展了系統的精細分析測試與研究，發現了火星隕石中的碳顆粒，並證明這些碳是來自火星的有機質，進而測定出它們具有典型生物成因特徵的富輕的碳同位素組成。

國際著名學術期刊《隕石學與行星科學》2014年第12期封面刊發了Tissint火星隕石照片

林楊挺研究團隊早在2013年3月在美國休斯敦召開的“月球與行星科學討論會”上，報道了在提森特火星隕石中發現了具有生物成因特徵的碳顆粒，表明火星可能曾有過生命的初步成果。2014年12月1日，林楊挺為第一作者與其研究團隊在《隕石學與行星科學》正式發表這一重要論文的同時，研究團隊中的瑞士洛桑聯邦理工學院（EPFL）和德國拜羅伊德大學（Bayreuth University）分別組織了新聞發佈會，向國際媒體報導了這一發現，引起了國際學術界的巨大反響。國內大量的媒體對國外的新聞進行了轉載性報導，中國科學家作出的突破性成果令人鼓舞。

尋找地外生命是終極目標

尋找地外生命是人類開展太陽系探測的根本出發點。如果找到地外生命，那將是科學史上的最重大發現之一。火星是除地球之外，被認為最有可能孕育和存在生命的另一個行星，因而也是火星探測最激動人心的科學目標。從1976年“海盜號”着陸火星開始，儘管“海盜號”開展的生物科學實驗沒有獲得存在生命的確鑿證據。但是近二十年來，以美國為主的火星探測，利用高分辨成像、光譜、質譜、雷達、中子分析等多方面的探測手段，獲得了河流侵蝕地貌、古湖泊河流沉積物、水成礦物、極地冰蓋、大氣中水蒸氣組分等一系列證據，都反映了火星早期曾經存在表面水體。這些發現暗示了火星過去或現在存在適宜生命繁衍的環境特徵。2004年歐洲發射的“火星快車”在火星大氣中檢測到30ppb低濃度的甲烷氣體，更激發了科學界探索火星的熱情。美國於2011年底發射了人類有史以來最昂貴和最先進的“好奇號”火星車，其使命就是探索火星的古環境和古氣候，為最終發現火星生命做準備。大氣甲烷、火星樣品中的有機物將是下一步火星生命探測的突破點。

尋找火星生命的另一條捷徑

探索火星，包括火星的古環境和可能存在的生命遺蹟，還有另外一條途徑，那就是研究火星隕石。火星隕石是人類採集並返回火星樣品之前唯一能得到的火星表面岩石。利用地面實驗室的各種高精尖現代分析儀器，可以對這些火星隕石樣品進行非常詳盡的分析，得到各種實驗分析證據，從而揭示火星的形成，以及岩漿活動和表生環境的整個演化歷史。但是，大部分火星隕石有一個問題，它們掉到地球之後，往往經過了很長時間才被發現，在這個過程中有可能受到地球物質的污染，特別是有機質。人類目擊隕石降落過程，並馬上收集到樣品的降落型火星隕石僅有5次。除了提森特隕石之外，其他4次降落於1815-1962年，距今50-100年，並且在1983年之前，科學界並不知道這些隕石來自火星，因此這些樣品實際上也沒有被很好地保存。這也是為什麼提森特隕石具有非常重要科學價值的原因。

林楊挺研究員及其團隊就是在這樣一塊非常新鮮的提森特火星隕石中發現了幾微米大小的碳顆粒。他們利用激光拉曼對這些碳顆粒進行分析，得到的光譜特徵跟煤很相似，而不是石墨。進一步，他們利用自已實驗室的、也是國內唯一的一台納米離子探針，分析了氫、碳、氮、氧、磷、硫、氯、和氟等元素和氫、氮和碳的同位素組成，得到的結果進一步證實這些碳顆粒是跟煤相似的有機質。

提森特隕石非常新鮮，因此受到地球污染的機會很小。不僅如此，為了進一步確證這些有機質來自火星本身，研究團隊利用納米離子探針分析了氫及其穩定同位素氘的比值（D/H）。分析結果表明，這些有機質的氫同位素組成完全不同於地球上的有機質，而是富氘的典型的火星物質特徵，因此可以確定它們是來自火星。這些碳顆粒在隕石樣品中以兩種形式出現，即大部分顆粒充填在礦物晶體的微細裂隙中（圖2a-b），還有一部分顆粒被完全包裹在硅酸鹽熔脈中（圖2c-e）。這些硅酸鹽熔脈是玄武岩質類型火星隕石中最常見的衝擊變質現象，是由於小行星在火星表面強烈撞擊產生的高温高壓，使樣品局部熔融形成。碳顆粒包裹在這些衝擊熔脈之中，指示它們的形成比火星上的小行星撞擊事件還早，這也是火星來源的另一重要證據。此外，包裹在衝擊熔脈中的碳顆粒有一部分在高温高壓條件下還發生了高壓相變，形成納米粒度的金剛石。

圖2. Tissint火星隕石中的有機碳顆粒，充填於微裂隙（a-b）或包裹在衝擊熔脈中（c-e）

碳的同位素組成是指示含碳物質是否生物成因的關鍵證據。生物作用一方面會產生明顯的同位素組成變化，即同位素分餾，另一方面，這種變化朝向富輕的同位素方向。因此，地球上有機質（沉積岩中、石油、煤）的碳同位素組成與其他含碳物質（如海相碳酸鹽、大氣二氧化碳、地幔）相比，具有明顯富輕的碳同位素特徵（圖3，表示為?13C更負的值）。研究團隊同樣利用納米離子探針對這顆碳顆粒進行了精確的碳同位素組成分析，結果表明，它們相對於火星大氣的CO2和火星上的碳酸鹽而言，更富集輕的碳同位素，而且它們之間的碳同位素組成具有明顯的差異，與地球上的情形非常類似（圖3）。這也是迄今為止所有報導的火星上可能存在生命活動的最有利證據。

圖3.提森特火星隕石中有機碳顆粒的碳同位素組成（紅色圓點），與火星上的大氣CO2,碳酸鹽相比，明顯富輕的碳同位素組成。作為對比，圖中下半部給出地球上有機質與其他源區碳的同位素組成。提森特火星隕石中有機碳顆粒的碳同位素組成（紅色圓點）與地球的煤（藍色方形點）的碳同位素組成極其相似，都是明顯富輕的碳同位素組成。

中國的火星隕石研究

林楊挺研究員及其團隊還通過對我國在南極格羅夫山發現的另一塊火星隕石（編號GRV 020090）的研究，證明火星在2億年前左右還存在地下水的活動，並且可持續25萬年，為生命存在提供了重要的條件。他們通過分析，還得到火星大氣水的氫同位素組成非常富氘，是地球海洋水的7倍，説明火星曾有極為大量的水逃逸。這一結果也被“好奇號”最新對火星土壤的氫同位素分析所證實。此外，該團隊還對這塊火星隕石中的一種含水礦物，即磷灰石的水含量和氫同位素進行了分析，確定了火星幔的水含量只有百萬分之38-75 (ppm)，遠比地幔要貧水。這些重要的發現，也於2014年9月正式發表在國際著名學術刊物《地球化學與天體化學學報》。