在火星上寻找生命可以获得水增强的动力

2018-05-14

尽管火星土壤中的活性高氯酸盐通常会破坏有机化合物,但一种设计用于检测火星氨基酸的新实验可以用于火星的未来任务,以帮助寻找火星上的生命。

氨基酸可能是我们所知道的,过去或现在的生命迹象(尽管这些分子已经被发现在彗星上,表明它们可以在没有太多麻烦的情况下在地球上异形地形成)。所以很自然地,当美国宇航局的凤凰号火星着陆器收集了红色星球的土壤(又名风化土)的样本时,科学家们在寻找这些有机化合物。然而,当他们测试了表层氨基酸的氨基酸时,他们无处可寻。尽管它们只是来自在火星上降落的陨石,但必须有一些有机化合物。

当进行湿化学分析时,问题变得明显。碱性土壤样品含有几乎1%的高氯酸盐(ClO4),这是一种高活性化学品。因此,当科学家最初使用热解法对有机物进行测试时(即使用高温破坏化合物),高氯酸盐在地球上被用作爆炸物和燃料推进剂,破坏了他们所寻找的分子。高氯酸盐在加热时专门用于燃烧有机物 - 难怪没有任何样品。 [寻找火星上的生命(照片时间表)]

为了解决这个问题,需要一种新的工具,它不仅需要处理高氯酸盐问题,而且还必须足够简单,以便在下一个着陆器上安全地到达火星。 NASA在加利福尼亚州帕萨迪纳的喷气推进实验室(JPL)的Aaron Noell最近发表的一篇论文使用亚临界水萃取(SCWE,发音为'squeeze')作为热解/高氯酸盐问题的解决方案。

“SCWE听起来比它更复杂,”Noell告诉AstroBiology杂志。 “我们开玩笑地称它为制造火星咖啡,因为基本上,你将高压热水放入土壤样品中,对许多化合物来说,热解是一种很好的技术,但氨基酸最好溶于水。”

在他的研究中,Noell使用了来自地球的三种不同的土壤类似物(一种JSC Mars-1A模拟物,一种阿塔卡马沙漠土壤和一种南极洲干谷地土壤)以及一个对照来测试SCWE技术。他和他的团队在185摄氏度,200摄氏度和215摄氏度的温度下测试了SCWE,测试时间从10分钟到2小时不等。根据该报的摘要,他们发现“高产天然氨基酸......即使在高氯酸盐存在的情况下,这些氨基酸的分布破坏也很小”。

塔夫茨大学化学教授Samuel Kounaves和凤凰登陆器湿化学实验室首席科学家谁也没有参与本文的研究,他认为SCWE可能是分析火星土壤未来任务的好方法。

“随着一些改进,SCWE将为太空任务提供很多优势,”他说,并补充说,他希望未来的测试能够尝试更高的温度超过215度,这将使更多的有机分子溶解,并且也可以帮助研究人员了解高氯酸盐对SCWE测试方法的全面影响。他还喜欢在火星模拟土壤上进行测试,这些模拟土壤与火星上发现的模拟土壤比在最近的研究中使用的模拟土壤更接近。

但是,Kounaves喜欢用水作为溶剂的简单性。 “在火星着陆器上运输水相对简单,因为它易于储存和不腐蚀,”他说。 “其他更复杂的东西不容易储存,而且一旦你用水提取东西,它们就更容易处理。”[火星的七大秘密]

Noell称SCWE为“诱人技术”,因为随着温度的升高,水的特性会发生变化,因此科学家们在测试土壤时可以用它来定位其他化合物。 “氨基酸一直是天体生物学界的高优先目标,”他说。 “我们希望继续前进,并开始瞄准长链脂肪酸,甚至潜在的一些多环芳烃(PAHs;这些是由氢和碳原子制成的大分子),它们通常不溶于水,但是在SCWE的高温,他们开始成为“

这意味着如果SCWE是未来任务的湿实验室的一部分,一种萃取溶剂可用于各种不同类型的化合物。

用SCWE测试土壤具有第三个优点:在较高温度下,该过程有助于将多肽(短链氨基酸连接在一起)分解为单个氨基酸。这使得研究人员能够确定氨基酸来自何处,从而为生命的存在提供了线索,而生命的积木也是如此。

诺尔说:“当更复杂的分子更容易被发现时,科学家就可以开始确定过去的生命,现在的生命或者一些非生物的火星过程是否是最可能的罪魁祸首。”然后科学家们可以他开始问火星上下一组关于生命的问题,他补充道。例如,这些多肽是否与地球上的多肽相似?如果是这样,他们发现了什么类型的生物体?

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说起来,火星上的高岭土并非所有坏消息。虽然它确实找到了科学家正在寻找的生命迹象,但它的存在实际上可能是火星可能存活的好兆头。是的,高氯酸盐是可燃的,但是作为防冻剂,它也促进了火星上的液态水,否则在大气压下大概是地球的0.6%是不可能的。由于高氯酸盐可以分解释放氧气,这意味着我们需要呼吸的是地球上的来源。

至于火星上的生命,表面上可能找不到什么证据,无论用什么化学或技术来详细描述它。

“在这一点上,我所看到的所有证据都指出火星表面对生命有害 - 但我们可能会发现地下生物,”Kounaves说。 “可能有一些使用高氯酸盐作为能源的化学细菌 - 可能存在一个完整的生态系统,甚至可以使用液态水。”

为了找到火星上的生物,Kounaves说:“我们需要钻探。”

这项工作得到了NASA天体生物学科学和技术仪器开发(ASTID)计划的支持。 NASA天体生物学为美国国家航空和宇宙航行局科学任务理事会(SMD)内的这个和其他研究和分析计划提供资源,该计划征求与天体生物学研究相关的建议。

em这篇报道由Astrobiology杂志提供,这是一个由美国宇航局天体生物学计划赞助的基于网络的出版物。这个版本的故事发布在Space.com上。 / em