东北大学的研究提供了对古代火星环境的新见解，揭示了可能表明过去生命的有机物质可能是由甲醛产生的。研究小组利用一个结合大气和光化学分析的新模型，发现了火星沉积物中碳同位素比率的变化，表明数十亿年前的条件可能支持了糖和核糖等生命必需分子的产生。

目前，火星是一颗寒冷、干燥的行星。然而，地质学证据表明，大约 30 亿至 40 亿年前，那里曾存在液态水。有水的地方通常就有生命。东北大学的科学家们为了解答火星上是否存在生命这一亟待解决的问题，建立了一个古代火星大气中有机物生成的详细模型。

有机物是指动植物等生物的残骸，或是某些化学反应的副产品。无论如何，在有机物中发现的稳定碳同位素比（13C/12C）为了解这些生命基石最初是如何形成的提供了宝贵的线索，为科学家提供了一扇了解过去的窗口。

因此，它已成为火星探险的一个兴趣点。例如，"好奇号"火星探测器（由美国国家航空航天局运行）发现，在火星那个时代的沉积物中发现的有机物异常缺乏13C。研究还发现，不同样本之间的碳同位素比率差异很大。然而，这种变化的原因却是一个谜。

2024-09-25

火星早期有机物形成过程示意图。资料来源：Shungo Koyama

为了扩展这些发现，东北大学的小山顺吾、吉田达也和寺田直树领导的研究小组开发了一个火星大气演化模型。该模型的重点是甲醛（H2CO），该研究小组的成员之前已经确定，在古代火星大气中产生甲醛是可行的。

之所以这样选择，是因为甲醛可以生成复杂的有机化合物，如糖，而糖是生命所必需的。换句话说，甲醛可能是解释好奇号漫游车样本异常值的缺失因素。它也可能是过去生命的迹象。

该模型将光化学模型与气候模型相结合，估算了火星上甲醛碳同位素比率的变化，可追溯到 30 至 40 亿年前。它揭示了甲醛中13C的损耗是由于二氧化碳在太阳紫外线辐射下的光解离，从而导致一种稳定同位素优于另一种稳定同位素。

该研究还表明，碳同位素比率因各种因素而异，如当时火星上的大气压力、火星表面反射光的比例、二氧化碳与一氧化碳的比例以及火山活动释放的氢量。

东北大学研究生小山说："这个模型为以前无法解释的发现提供了可能的解释，比如为什么13C会神秘地耗尽。"

这一发现表明，甲醛促成了古火星上有机物质的形成，意味着糖和核糖（RNA 的一种成分 ，存在于所有活细胞中）等生物重要分子可能是在火星上产生的。

这些研究成果于2024年9月17日发表在《科学报告》杂志上。

编译自/scitechdaily