好奇號將開展“濕”化學實驗分析

在2016年9月好奇號的自拍中，在漫游器主相機的右方可以看得見遠處的夏普山。

圖片來源：NASA/JPL-Caltech/MSSS

　　美國宇航局（NASA）好奇號探測器的控制者們一直在耐心等待，他們已經為啟動一項重要實驗等待了太久。這個漫游器腹部折疊了9個不銹鋼套管，每個都裝著溶劑，它們是該探測器探尋古代海洋生命跡象的最佳裝置。現在，在登陸火星的第五個年頭，好奇號已經到達一個被認為是富有潛力的狩獵點的山峰，任務科學家已經準備好將新鉆出的泥土置入其中一個珍貴的濕化學杯中。但目前出了一個小故障——從2016年12月開始，好奇號已經不能鉆探了。

　　問題類似于機械設備上延長鉆頭的停車剎車出現故障，這有些嚴重。“我們有一些憂慮。”加州帕薩迪納市噴氣推進實驗室好奇號項目科學家Ashwin Vasavada說，但該鉆頭依然會間歇性地做出回應。“我們還沒有處于它完全罷工的情況”。

　　時間依然在為這個年老的探測器而流逝，一些外部科學家后悔沒有利用濕化學杯。巖石已經刺破了它的輪子，其衰變放射性電源的能量產出已經下降了15%。布朗大學行星科學家Jack Mustard說，他理解該團隊的猶豫。但他希望“該任務能夠用濕化學設備更快地向前推進”，他說，“我非常渴望見到可以了解的內容。”

　　馬里蘭州戈達德空間飛行中心的Paul Mahaffy也是如此，他帶領的團隊負責該漫游者的機載實驗室——火星樣本分析儀（SAM）。SAM團隊已經嗅到了出乎意料豐富的有機分子，他們還發現了衰變脂肪酸的誘人跡象（在理論上這是古微生物細胞壁的潛在痕跡）。但這些和其他有機分子也可能來自地球上的污染，抑或來自于古火星火山或是隕石。現在，該團隊希望了解更多。“痕跡就在那里。”Mahaffy說，“獲得更確切信息的方式就是濕化學方法。”

　　SAM的工作方式是接收鉆探或收集來的火星沙礫，將其置入可以放在爐中加熱到1100℃的套管中。科學家會在形成的煙氣中篩選，探尋分子標記。在圓盤傳送帶上的74個杯子中，大多數是用來開展“干”化學實驗的石英管，其中有29個已經被使用。但機載的9個溶劑杯卻用鋁箔密封，旨在分析諸如氨基酸和衰變脂肪酸等有機分子，否則它們會抵制蒸發。

　　即便是使用干實驗杯，該團隊也必須克服一些障礙。火星土壤高氯酸鹽（富含氧氣的鹽）飽和。除了在地表分解有機分子之外，高氯酸鹽還會在SAM中產生惡作劇——它們會與該設備采樣的有機物發生反應。此前還有一件明確的事情，其中的一個濕杯發生溶劑泄漏，產生了穩定的背景污染，這需要若干年才能化解。但這次泄露也提供了一個機遇：在低溫下烘烤樣本釋放其高氯酸鹽，使其在周圍的溶劑中暴露兩天，然后恢復加熱，SAM團隊即可得到一些有機“獵物”。

　　幾年前，該團隊利用好奇號在降落地點蓋爾隕坑附近黃刀灣鉆探的泥巖樣本，發現了氯苯（含有6個碳原子的環形分子）和其他氯代有機物。這些分子據認為來自與爐中高氯酸鹽的反應，從而使其來源蒙上了一層神秘的面紗。但它們的出現是一個非常重要的線索，法國普瓦捷大學地質化學家Claude Geffroy說，他正在研究歐空局計劃發射的天外火星探測器的類似SAM的儀器。“它意味著火星環境中存在有機物”。

　　2014年年底，好奇號進入默里地層。根據最近觀察的泥巖裂縫驗證，它是另一塊據認為可追溯至35億年前的泥巖。漫游者鉆探了處于高溫之下的巖石，它會釋放含硫的有機物質。這些分子不可能是污染物，因為好奇號探測器此前從未探測到它們。這個樣本和其他若干樣本還產出了濃度驚人的有機片段，濃度可達百萬分之幾。Geffroy說，這樣的結果是20世紀70年代海盜號火星探測器觀測到濃度的100倍，非常“令人吃驚”。實際上，現在大多數SAM科學家認為，“有機物在很多樣本中更為普遍”，Mahaffy 說。

　　現在，更有趣的是一些鏈條更長、質量更大的有機分子，它們是由于溶劑泄露到周圍環境而檢測到的。它們的身份并未辨明，但很多類似于脂肪酸的殘留物。生命通常會以偶數形式炮制出脂肪，其鏈條為12、14、16和18個碳原子的長度，發現類似模式的痕跡是Mahaffy夢寐以求的生物標記。脂肪是非常好的目標，華盛頓特區卡內基科學研究所地球物理實驗室執行主任George Cody補充說。但它們也可能是常見的實驗室污染，是由技術人員的指印留下的。任何相關發現都面臨著考證其起源的嚴格考察。

　　科學家可能會通過一次濕化學測試跟蹤這些線索。但在2016年12月停工兩周修理鉆頭之后，好奇號團隊決定再次開始前行，其身后留下的是一個有潛力的鉆探點和潛在的濕化學目標。

　　同時，工程師仍在繼續了解為什么鉆頭的剎車有時不能釋放。火星上的研磨或刨屑使鉆頭造成的磨損可能讓它失靈。到目前為止，科學家尚無修復它的明確方法。

　　即便鉆頭最終不能使用，NASA的科學家也有應對設備失靈的后備方法。好奇號還有一個鏟臂，它們可能會非常幸運地發現一些近日暴露的非常容易抓取的物質。

　　現在，好奇號已經有機會用一只濕化學杯檢驗保存了有機質的另外兩塊不同的泥巖。Mahaffy 希望，他們還有另一次機會。