□作者: 谢　懿

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　　1976年夏天，人类的触角第一次触及到另一颗行星的土壤。两个海盗号探测器从它们的着陆地点挖掘了土壤样本，并将这些样本倒入从地球带来的分析设备中。在这些分析仪器中技术最先进的也许就是气相色谱-质谱联用分析仪（GC-MS）了，它的主要作用是探测火星土壤中是否存在有机化合物。但在运转了几个月之后，它没有发现任何生命迹象。
　　2008年5月26日，另一架质谱仪随着凤凰号探测器一起登陆火星北极。从着陆地点就可以猜到，凤凰号实际上是1999年12月失踪的“火星极地着陆者”的姐妹探测器，而且它还是美国航宇局一系列低成本“侦察”计划中的第一个探测器。尽管凤凰号与海盗号相比就像是别克轿车与劳斯莱斯相比，但是一些化学家却相信，虽然设备更精良的海盗号没有发现有机分子，但凤凰号会找到有机化合物的证据，甚至发现更多海盗号错过的秘密。
　　
　　有机物之谜
　　
　　气相色谱-质谱联用分析仪是一种专门用来探测有机分子混合物中不同成分的仪器。当样本穿过色谱仪时，由于小分子运动得快，大分子运动得慢，管道中的化合物会以大小排序，进入质谱仪，进行整个分子或者分子碎片的质量测定。
　　当海盗号抵达火星后，科学家们期望能发现有机化合物。火星表面布满的环形山表明它曾经遭受过多次陨石的轰击，在地球上，20世纪60年代人们就已经在一些陨石中发现了有机化合物的痕迹。因此，即使火星本身无法制造任何有机物，也应该能找到它们的踪迹。因此，当时一些海盗号的研发人员担心气相色谱-质谱联用分析仪会淹没在大量的有机物中。
　　
　　但是，海盗号探测器发现从被加热的火星土壤中散发出来的只有水和二氧化碳，它们或者是被土壤中的粒子捕获的，或者就是由无机物释放出来的。
　　然而，有些科学家认为火星可能确实含有一些有机物，只不过海盗号没有探测到而已。这些有机物可能是以苯六酸的形式存在的，当组成陨石中有机物的碳没有被完全氧化时就会形成苯六酸。在火星这样一个氧化环境中它非常稳定,不会进一步氧化而且难熔，并且无法溶解在其他任何物质中。将它加热时它也不会释放任何的挥发物，因此海盗号可能没有发现它。科学家们研究估计，在30亿年的过程中,火星表面每平方米会产生2千克的苯六酸。但不幸的是，需要很高的温度才能破坏苯六酸，而其分解之后的主要产物苯恰恰是用来清洗仪器的溶剂之一。如果海盗号能把采集来的样本加热到600℃而不是500℃的话，它们也许就能从中发现这些物质的踪迹。但是海盗号当时无法加热到600℃。
　　几乎与此同时，另外两组科学家也在做着类似的分析，得出的结果惊人地相似。
　　一组科学家在2004年机遇号火星车发现了黄钾铁矾后，重新研究了海盗号对有机分子的检测。他们使用西班牙里奥廷托地区含黄钾铁矾的土壤重复海盗号的实验，发现使用化学方法提取这些有机物相对较为容易—而使用加热方法却很困难。尽管土壤中存在大量的有机物，但是在实验后得到的沉积物中却没有探测到有机分子，这十分奇怪。
　　
　　另一组科学家在阿塔卡马沙漠中进行土壤研究，并且也开始怀疑海盗号的结果并不全面。他们的研究论文中显著地指出“和高温分解法相比使用化学萃取的方法可以释放出多1000倍的氨基酸”——而海盗号使用的正是高温分解方法。
　　除了雷奥提托地区的沉积物和阿卡塔马沙漠的样本之外，科学家们还检测了来自其他类似火星环境的不毛之地——南极干旱河谷和利比亚沙漠—的土壤样本。化学萃取方法发现了少量的有机化合物。例如在来自南极的样本中，每克土壤中含有20微克~90微克的碳。只有把温度升高到750℃时，才开始在超过半数的样本中发现有机物的信号。
　　
　　升温的争论
　　
　　科学家们认为，在海盗号实验的加热过程中，由于火星土壤中铁化合物的催化作用，释放出的有机物在进入气相色谱-质谱联用分析仪之前就变成了二氧化碳。海盗号发现的一部分二氧化碳可能就来自于氧化的有机物，即使这仅仅是其中微小的一部分，火星表面的有机物含量也会比之前预期的高1000倍。
　　
　　另外一些科学家认为,地面实验所采用的实验装置的灵敏度只有海盗号的1/1000,因此在500℃没有发现任何有机物而在750℃发现了并不能说明任何问题。如果地面使用的实验装置拥有和海盗号气相色谱-质谱联用分析仪相似的灵敏度的话，那么在500℃的情况下也能轻松探测到有机分子。科学家们认为气相色谱-质谱联用分析仪的运转是完美无瑕的，但问题可能出在高温分解有机物上。
　　确实，负责凤凰号仪器的科学家们已经注意到了这一点。凤凰号的主要目标是探测火星土壤中冰和矿物的特性，但是它也具备探测有机物的能力。最初为“火星极地着陆者”设计的热与逸出气体分析仪（TEGA）可以以恒定的速度加热土壤样本，测量升温率的变化由此可以探测相变——当物质熔化或蒸发时会吸收热量而不改变温度。但是凤凰号的TEGA与“火星极地着陆者”上的不同，还装有一个小型的质谱仪，它将用来探测被加热到1000℃的土壤样本的成分。这一温度是海盗号的加热器所能达到的两倍，而且足以分解绝大多数的难熔化合物。
　　“如果我们没有发现有机化合物，那么我们至少可以肯定这不是由于这些物质的难熔性质造成的，”科学家们说，“它同时也意味着火星特殊的环境不适合保护有机分子免遭破坏。”
　　
　　继续寻找生命
　　
　　科学家们或多或少地相信凤凰号的加热装置会发现苯六酸以及有关的盐——这是他们的第三次机会。他们原先希望在勇气号和机遇号火星车上搭载拉曼光谱仪来探测有机化合物，但是由于时间太紧而被迫取消。而欧空局的猎兔犬2号本来也应该探测火星土壤中的有机物，并且还专门设计了一个巧妙的装置可以从岩石下面采集样本，可惜的是猎兔犬2号离开火星快车之后，就与地面失去了联系。
　　
　　如果TEGA确实在高温下探测到了有机物，那么这些有机物来自陨石的可能性要比源于火星的大得多。但是它们的存在依然可以说明火星的土壤并不像海盗号之后一致认为的那样具有极强的氧化性，这也许为在火星的某个地方还存在着原生的有机物提供了希望。科学家们指出，如果火星上的冰是由涌出的地下水凝结而成的，那么冰中可能就含有来自地下水中的有机物，这些有机物来自具有氧化性的火星土壤层之下，而且会在随后的冰冻中得以保存。如果探测到这些有机物，并不能证明海盗号的结果就是错的，它只能说明火星不同地区的不同环境对于承载同一种有机分子的能力不同。
　　
　　2009年，美国航宇局计划发射的火星科学实验室，上面安装了“火星样本分析系统”。“火星样本分析系统”将是自海盗号以来第一个装有气相色谱-质谱联用分析仪的系统，同时它还搭载了一台激光分光仪，它将同时采用化学萃取和高温分解这两种方法，以此来进行对比并使它们互补。
　　
　　但是在此之前必须先找到火星上存在有机分子的证据。
　　令人期待的凤凰号，令人期待的新证据。

文章作者:谢　懿
责任编辑:skylook