火星表面太多宇宙輻射 任何生命證據或埋在地底 2 米以下

在火星上尋找生命可能比想像中更為複雜。當好奇號和毅力號等探測器在火星表面搜尋古代生命的痕跡時,最新刊於《天體生物學》的證據表明,火星適合生命居住時期所遺留下來的任何氨基酸證據都可能埋在地下至少 2 米。

這是因為火星缺乏磁場和只有脆弱的大氣層,表面受到的宇宙輻射劑量比地球高得多,而宇宙輻射會破壞氨基酸。

現在,多虧實驗數據,人類也知道火星表面岩石和風化層中的宇宙射線破壞氨基酸的速度比以前想像的要快得多。根據領導是次研究的美國太空總署戈達德太空飛行中心物理學家 Alexander Pavlov 表示,目前的火星探測器任務鑽到約 5 厘米下的泥土。在這種深度,宇宙輻射完全破壞氨基酸只需要 2,000 萬年,而過氯酸鹽 (perchlorate) 和水會進一步增加氨基酸的破壞速度。 

宇宙輻射實際上是火星探索的一個重大關注點。地球上的一個普通人每年受到大約 0.33 毫西弗 (millisievert, mSV) 的宇宙輻射。在火星上,身處地表的每年暴露量可能超過 250 毫西弗。

這種來自太陽耀斑和超新星等高能事件的高能輻射可以穿透岩石,電離並破壞遇到的任何有機分子。

曾幾何時,人們認為火星像地球一樣,有一個覆蓋整個星球的磁場和更厚的大氣層,加上有液態水曾經以海洋、河流和湖泊形式存在於火星表面的證據,多種證據都指向火星過去可能是宜居星球。

氨基酸的存在亦可能表明火星的宜居住性。這些有機化合物不是生物特徵,而是一些最基本的生命組成部分。

Pavlov 的團隊設計了實驗來測試氨基酸的耐寒性。團隊將氨基酸與旨在模擬火星土壤的礦物質混和,這些土釀由二氧化矽、水合二氧化矽或二氧化矽和過氯酸鹽組成,然後將之密封在模擬火星大氣的試管中,在各種類似火星的溫度下測試。

然後,團隊用電離伽馬輻射照射樣本,以模擬火星表面在大約 8,000 萬年期間預期的宇宙輻射劑量;過去的實驗只用輻射照射氨基酸,並無混和土壤,可能導致氨基酸的壽命不准確。

Credit: NASA/JPL-Caltech/ASU/MSSS

結果顯示,添加矽酸鹽特別是含有過氯酸鹽的會大大增加氨基酸的破壞率:大約 1 億年前火星表面上的任何氨基酸都可能早已被宇宙輻射破壞得不復存在。

雖然好奇號和毅力號兩輛火星車都在火星地表 5 厘米左右位置發現了有機物質,但由於這些分子可能是由非生物過程產生的,因此不能被視為火星有生命的證據,而火星適合生命居住時期所遺留下來的任何氨基酸證據都可能埋在地下至少 2 米。

來源:

Science Alert, Mars Has So Much Radiation, Any Signs of Life Would Be Buried Six Feet Under

報告:

Pavlov, A.A., McLain, H.L., Glavin, D.P. & et al. (2022). Rapid Radiolytic Degradation of Amino Acids in the Martian Shallow Subsurface: Implications for the Search for Extinct Life. Astrobiology. doi: 10.1089/ast.2021.0166

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