火星上可能存在著一個生物甲烷循環(huán)過程

   北京時間1月19日消息，據(jù)美國宇航局太空網(wǎng)報道，自從天文學(xué)家?guī)啄昵霸诨鹦谴髿庵邪l(fā)現(xiàn)甲烷以來，他們一直希望查明這些氣體是不是由生命產(chǎn)生的。現(xiàn)在研究人員正在研發(fā)一種新探測器，可以根據(jù)火星甲烷的重量，追蹤它的源頭。

　　發(fā)現(xiàn)的第一種有機化合物

   甲烷是在火星上發(fā)現(xiàn)的第一種有機化合物，這項發(fā)現(xiàn)可能蘊含著多層含義。美國科學(xué)家在1月15日宣布了一項新的分析數(shù)據(jù)，他們再次推測甲烷可能預(yù)示著火星上存在生物活動。美國普林斯頓大學(xué)的圖里斯·昂斯托特(Tullis Onstott)說：“因為地球上的大部分甲烷都是由生物產(chǎn)生的。”

   產(chǎn)烷生物在新陳代謝過程中產(chǎn)生了這種溫室氣體。雖然可能類似的生物體生活在火星土壤中，但是火星甲烷也可能是通過地質(zhì)過程產(chǎn)生的，并不需要生命。昂斯托特和他的同事們正在為將來的一項火星車任務(wù)制造光學(xué)儀器，這項任務(wù)將會解決火星甲烷之謎。這個項目是天體生物學(xué)和技術(shù)手段研發(fā)及任務(wù)概念研究(ASTID)的一部分。

   2003年，科學(xué)家利用地球上的望遠(yuǎn)鏡發(fā)現(xiàn)火星甲烷，后來通過歐洲航天局的“火星快車”飛船得到證實。雖然火星甲烷的數(shù)量非常少，與地球上每十億份空氣就有1800份甲烷相比，火星上每十億份空氣中僅有10份甲烷，但是火星上的甲烷顯然都集中在赤道附近。因為這些甲烷“云團”僅需一年時間就會散開，因此，火星上的甲烷來源一定非常集中，而且是源源不斷產(chǎn)生甲烷氣體。昂斯托特說：“要使甲烷在火星上呈現(xiàn)出來，就必須不斷產(chǎn)生甲烷。”據(jù)昂斯托特估計，這個局部地區(qū)產(chǎn)生的甲烷的數(shù)量，跟地球上的南極永凍層產(chǎn)生的甲烷數(shù)量一樣，南極永凍層是地球上的4大溫室氣體來源之一。

   生命喜歡更輕的同位素

   火星上的什么東西會產(chǎn)生這么多甲烷呢？雖然產(chǎn)生甲烷的途徑多種多樣，但是最后的答案是生物體或者非生物來源。非生物甲烷是在地下的高溫高壓環(huán)境下產(chǎn)生的。雖然地質(zhì)過程可以產(chǎn)生甲烷，但是氫氣和二氧化碳等一些帶碳分子的物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)，也會形成甲烷。

   甲烷可以直接通過火山或者裂縫進入大氣。或者它暫時被像冰一樣的物質(zhì)封鎖起來，等到溫暖季節(jié)，就會慢慢從這些物質(zhì)中逃逸出來。其中的主要選項是，火星產(chǎn)烷生物利用這顆行星上的氫和二氧化碳等分子成分，在酶的幫助下生成甲烷。昂斯托特說：“酶在更低的溫度下，可以發(fā)揮跟在地球上一樣的功能，產(chǎn)生更多甲烷。”現(xiàn)在，火星上通過生物途徑生成甲烷的過程可能仍在進行。或者它在很久以前已經(jīng)結(jié)束，我們看到的甲烷，可能都是以前被儲存起來的。

   有一種方法可以不通過從土壤中尋找生命跡象，來確定火星甲烷的來源。這種方法涉及到所有甲烷并不是通過一種方法產(chǎn)生的事實。甲烷的構(gòu)成成分以不同的形式存在，這種形式被稱作同位素，不同同位素的質(zhì)量是不一樣的。地球化學(xué)并不太挑剔，它會利用任何一種同位素生成甲烷。然而生命喜歡消耗更輕的同位素。昂斯托特說：“與較輕的化合物發(fā)生反應(yīng)時，酶促過程會更快。”至于產(chǎn)烷生物，它們將選擇帶氫和碳12的分子。這樣，生物甲烷將比非生物甲烷更輕。然而令人感到沮喪的是，火星上可能還存在吃甲烷的生物體。這些所謂的嗜甲烷菌(methanotroph)對質(zhì)量較輕的甲烷比較偏愛，因此它們可能在不斷清除掉產(chǎn)烷生物活動留下的跡象。然而昂斯托特認(rèn)為，甲烷同位素豐度的變化，可能標(biāo)志著火星上存在一個生物甲烷循環(huán)過程。