美国宇航局的毅力号火星车揭示了火星过去和古代生命的线索

十大品牌 2025年11月08日 16:22 1 admin

信息来源：https://scitechdaily.com/nasas-perseverance-rover-reveals-mars-watery-past-and-clues-to-ancient-life/

火星杰泽罗陨石坑的地质记录正在重写我们对这颗红色星球宜居性的认知。NASA毅力号火星车利用先进的MIST矿物分析算法，在这一古老湖床中识别出24种不同类型的矿物，这些矿物证据揭示了火星表面化学环境经历了从严酷酸性到温和碱性的渐进转变过程。更重要的是，这一发现表明火星不仅仅经历过一次水活动期，而是在漫长的地质历史中多次拥有可能支持生命存在的液态水环境。

莱斯大学领导的这项研究成果发表在《地球物理研究杂志：行星》上，为火星古代环境研究提供了前所未有的详细数据。研究团队使用毅力号搭载的行星X射线岩石化学仪器PIXL，对杰泽罗陨石坑的火山岩进行了迄今为止在其他星球上最精确的地球化学测量。这些测量数据通过MIST算法分析后，揭示了火星水环境演化的完整图景。

研究主导者、莱斯大学研究生埃莉诺·莫兰德表示："我们使用MIST在杰泽罗发现的矿物支持多次时间上不同的流体变化事件。这表明在火星历史上有好几次这些特殊的火山岩与液态水相互作用，因此不止一次这个位置拥有可能适合生命的环境。"

三个阶段的环境演化

毅力号在杰泽罗陨石坑中发现了矿物，表明火星的海水随着时间的推移从严酷的酸性变成了温和的、对生命友好的。这一发现表明了这颗红色星球上存在多种古老的生命机会。图片来源：NASA/JPL-Caltech/MSSS/JHU-APL

通过对矿物组合的详细分析，科学家们识别出火星水环境演化的三个不同阶段，每个阶段都代表着不同的宜居性条件。这种分阶段的环境变化为理解火星如何从一个可能宜居的世界转变为今天干燥寒冷的状态提供了关键线索。

最早的阶段以高温酸性流体为特征，这些流体主要影响了陨石坑底部的岩石。在这一时期形成的矿物包括绿辉石、黑铁矿和铝铁青瓷石，它们代表了研究中检查的一些最古老的地质材料。虽然这种高温低pH环境对生命构成严峻挑战，但并非完全排除了生命存在的可能性。

"这些炎热的酸性条件对生命来说将是最具挑战性的，"该研究的合著者、莱斯大学地球环境与行星科学助理教授克尔斯滕·西巴赫指出，"但在地球上，即使在黄石公园的酸性水池等极端环境中，生命也可以持续存在，因此这不排除宜居性。"

随着时间推移，火星的水环境逐渐变得温和。第二阶段的特征是更中性的pH条件和相对较低的温度，这种环境显著提高了对生命的友好程度。在这一时期形成的矿物包括明尼苏达石和斜发沸石，它们的存在表明当时的水化学条件已经能够支持更复杂的生物化学过程。

毅力号的 PIXL 在火星上工作（插图）：在此插图中，美国宇航局的毅力号火星车使用行星仪器进行 X 射线岩石化学（PIXL）。X 射线光谱仪位于火星车机械臂末端的炮塔上，有助于寻找岩石中古代微生物生命的迹象。图片来源：NASA/JPL-Caltech。

最具意义的是第三个阶段，即碱性水环境时期。这一阶段形成的海泡石矿物在地球的类似环境中也很常见，它在毅力号探索的每个区域都有发现。海泡石的广泛分布表明液态水曾经充满整个杰泽罗沉积环境，创造了高度宜居的条件。

技术创新与科学方法

这项发现的实现得益于多项技术创新。MIST算法的开发代表了行星科学分析方法的重大进步，它能够从复杂的光谱数据中准确识别矿物成分。更重要的是，该算法采用了统计不确定性分析方法，类似于气象学家使用多个模型预测飓风路径的做法。

"我们的误差分析使我们能够为每个矿物匹配分配置信度，"莫兰德解释道。"MIST不仅为火星2020任务的科学研究和决策提供信息，而且还创建了杰泽罗陨石坑的矿物学档案，如果样本返回地球，这将是无价的。"

莱斯大学研究生埃莉诺·莫兰德。图片来源：布兰登·马丁/莱斯大学

PIXL仪器的高精度测量能力是这一发现的另一个关键因素。该仪器通过向火星岩石发射X射线来揭示其化学成分，提供的地球化学数据精度远超以往任何火星探测任务。这种高精度测量使科学家能够检测到细微的矿物变化，从而重建火星古代环境的详细历史。

由于火星样本无法像地球样本那样在实验室中精确制备和分析，研究团队开发了专门的不确定性传播模型来验证其结果。这种方法通过反复测试矿物识别结果，确保了研究结论的可靠性。

对火星生命搜寻的影响

这些发现对正在进行的火星生命搜寻具有深远意义。多个宜居期的存在意味着生命在火星上有更多机会出现和发展。特别是从酸性到碱性的环境转变，为生命的出现和演化提供了更加有利的条件。

克尔斯滕·西巴赫，莱斯大学地球、环境和行星科学助理教授。图片来源：杰夫·菲特洛/莱斯大学

研究结果证实杰泽罗陨石坑曾经是一个古老湖泊，经历了一系列复杂的水驱动地质变化。每一项新的矿物发现都让科学家更接近确定火星是否曾经支持过生命，同时也为毅力号未来的采样策略提供了重要指导。

虽然这项研究没有涵盖最近备受关注的蓝宝石峡谷潜在生物特征发现的具体采样地点，但它提供了重要的地质背景信息。研究表明，在蓝宝石峡谷观察到的宜居条件在整个杰泽罗陨石坑中都曾广泛存在，这种背景对于解释任何潜在生物特征发现都至关重要。

更广泛地看，这一发现支持了火星曾经拥有全球性温暖湿润气候的理论。如果杰泽罗陨石坑的经历在火星上具有代表性，那么这颗行星可能在数十亿年前拥有广泛的宜居环境。这不仅增加了火星上曾经存在生命的可能性，也为寻找其他宜居环境提供了新的思路。

目前毅力号火星车已经收集了多个岩石样本，这些样本将在未来的火星样本返回任务中被带回地球进行详细分析。MIST算法建立的矿物学档案将为这些样本的地球实验室分析提供重要参考，帮助科学家更好地理解样本的地质背景和潜在的生物学意义。

随着火星探测技术的不断进步和更多数据的积累，我们对火星古代环境和潜在生命的理解将继续深化。杰泽罗陨石坑的发现不仅改写了火星的环境历史，也为人类在太阳系中寻找生命提供了新的希望和方向。

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