研究人员在分析美国国家航空航天局（NASA）“好奇号”火星车采集的粉碎岩石样本时，发现了火星上迄今为止最大的有机化合物。这一研究结果于周一发表在《美国国家科学院院刊》上，表明火星上的前生命化学进程可能比之前观测到的更为深入。
科学家们在“好奇号”火星车搭载的“火星样本分析”（SAM）小型实验室中对一块现有岩石样本进行了探测，发现了癸烷、十一烷和十二烷分子。这些化合物分别由10个、11个和12个碳原子组成，被认为是样本中保存下来的脂肪酸碎片。在地球上，脂肪酸是构成生命的有机分子之一，是生命的化学基石。 生物会产生脂肪酸，用于帮助形成细胞膜并执行其他各种功能。不过，脂肪酸也可以在没有生命参与的情况下，通过各种地质过程引发的化学反应产生，比如热液喷口中水与矿物质的相互作用。 虽然无法确定所发现分子的来源，但对于“好奇号”科学团队来说，能发现这些分子就已经令人兴奋，原因有以下几点。
“好奇号”的科学家们此前已在火星上发现了小型、简单的有机分子，而此次发现这些较大的化合物，首次证明火星上的有机化学朝着生命起源所需的复杂程度发展。 这张图表展示了长链有机分子癸烷、十一烷和十二烷。它们是目前在火星上发现的最大有机分子。这些分子是在一个名为“坎伯兰”的钻孔岩石样本中检测到的，该样本由位于“好奇号”火星车腹部的“火星样本分析”实验室进行分析。
这项新研究还增加了只有在生命存在的情况下才能产生的大型有机分子（即“生物特征”）可能在火星上保存下来的可能性，打消了人们对这类化合物在暴露于强烈辐射和氧化环境中数千万年后会被破坏的担忧。 科学家们表示，这一发现对于将火星样本带回地球，用地球上最先进的仪器进行分析的计划来说是个好兆头。 该研究的主要作者、法国国家科学研究中心位于盖扬库尔的大气与空间观测实验室的研究科学家卡罗琳·弗赖西内表示：“我们的研究证明，即便在今天，通过分析火星样本，如果火星上曾经存在过生命，我们就能够检测到过去生命的化学特征。”
2015年，弗赖西内共同领导了一个团队，首次在与当前研究相同的样本中确凿地识别出了火星有机分子。这个样本绰号为“坎伯兰”，已用SAM通过不同技术进行了多次分析。 美国国家航空航天局的“好奇号”火星车在其在火星工作的第279个火星日（2013年5月19日）对这块名为“坎伯兰”的岩石目标进行了钻孔，并从岩石内部采集了粉末状样本。在钻孔当天，“好奇号”用其机械臂上的“火星手持透镜成像仪”相机拍摄了“坎伯兰”上这个钻孔的图像。钻孔直径约为0.6英寸，深度约为2.6英寸。（图片来源：NASA/喷气推进实验室 - 加州理工学院/火星科学实验室成像仪团队） 2013年5月，“好奇号”在火星盖尔陨石坑一个名为“耶洛奈夫湾”的区域钻取了“坎伯兰”样本。
科学家们对耶洛奈夫湾非常感兴趣，因为它看起来像一个古老的湖床。于是，他们先让火星车前往此地，之后才朝着相反方向驶向其主要目的地——从陨石坑底部升起的夏普山。 这次绕道很值得：事实证明，“坎伯兰”样本中充满了关于盖尔陨石坑37亿年历史的诱人化学线索。科学家们此前发现该样本富含在水中形成的黏土矿物，含有丰富的硫，有助于保存有机分子。“坎伯兰”还含有大量硝酸盐，在地球上，硝酸盐对动植物的健康至关重要，此外还有一种含碳甲烷，在地球上这种碳与生物过程相关。 或许最重要的是，科学家们确定耶洛奈夫湾确实是一个古老湖泊的所在地，提供了一个可以浓缩有机分子并将其保存在名为泥岩的细粒沉积岩中的环境。
来自美国马里兰州格林贝尔特的NASA戈达德太空飞行中心的样本返回高级科学家、该研究的共同作者丹尼尔·格拉文表示：“有证据表明，盖尔陨石坑中液态水存在了数百万年，甚至可能更久，这意味着火星上这些陨石坑湖环境中有足够的时间发生形成生命的化学反应。” 最近发现的有机化合物是一项无关实验的意外收获，该实验旨在探测“坎伯兰”样本中是否存在氨基酸（蛋白质的构成基石）。在SAM的烤箱中对样本进行两次加热，然后测量释放出的分子质量后，研究团队没有发现氨基酸的迹象。但他们注意到样本释放出了少量的癸烷、十一烷和十二烷。
由于这些化合物可能是在加热过程中从较大分子上断裂下来的，科学家们逆向推导，试图弄清楚它们可能来自何种结构。他们假设这些分子分别是十一酸、十二酸和十三酸等脂肪酸的残余物。 科学家们在实验室中对他们的预测进行了验证，将十一酸混入类似火星土壤的黏土中，并进行了类似SAM的实验。正如预测的那样，加热后十一酸释放出了癸烷。研究人员随后参考了其他科学家已发表的实验，以证明十一烷可能是从十二酸上断裂下来的，十二烷可能是从十三酸上断裂下来的。 作者们在研究中还发现了一个与样本中假定脂肪酸所含碳原子数量有关的有趣细节。每种脂肪酸的主链是一条由11至13个碳原子组成的长直链，具体数量取决于分子种类。值得注意的是，非生物过程通常产生的脂肪酸较短，碳原子数少于12个。 科学家们表示，“坎伯兰”样本中有可能存在更长链的脂肪酸，但SAM并非为检测更长链分子而优化。
科学家们称，最终，他们从能够送往火星的分子探测仪器中所能推断出的信息是有限的。格拉文说：“我们已准备好迈出下一大步，将火星样本带回我们的实验室，以解决关于火星上是否存在生命的争论。” 这项研究由NASA的火星探索计划资助。“好奇号”火星科学实验室任务由位于南加州的NASA喷气推进实验室领导；喷气推进实验室由加州理工学院为NASA管理。SAM（火星样本分析）仪器在位于马里兰州格林贝尔特的NASA戈达德太空飞行中心建造和测试。法国国家空间研究中心（CNES）资助并提供了SAM上的气相色谱子系统。查尔斯·马莱斯平是SAM的首席研究员。
