研究表明古代火星有适当的地下生活条件

地下生活？最新研究表明，古代火星可能具有足够的化学能来支持地球上存在的各种地下微生物群落。美国宇航局/联合实验室

一项新的研究表明，古代火星可能为微生物提供了充足的化学能量，使其可以在地下繁衍生息。

布朗大学的研究生，《地球与地球》发表的一项研究的第一作者杰西·塔纳斯（Jesse Tarnas）说：“根据基本的物理和化学计算，我们发现古代火星地下可能具有足够的溶解氢来为全球地下生物圈提供动力。”行星科学快报。“这个宜居区域的条件与地球上存在地下生物的地方类似。”

地球是所谓的地下岩石营养微生物生态系统（简称SliME）的所在地。这些地下微生物缺乏来自阳光的能量，因此通常会通过将电子从周围环境中的分子上剥离下来而获得能量。溶解的分子氢是一个重要的电子供体，已知它可以为地球上的SLiME提供燃料。

这项新的研究表明，辐射分解是一种将水分子分解成氢和氧的组成部分的过程，它将在古代火星地下产生大量的氢。研究人员估计，大约40亿年前，地壳中的氢浓度将处于维持当今地球上大量微生物的浓度范围之内。

这些发现并不意味着生命确实存在于古代火星上，但它们确实表明，如果确实开始了生命，那么火星表面具有支撑生命的关键因素，可以持续数亿年。这项工作对未来的火星探索也有影响，暗示着古老地下被暴露的区域可能是寻找前世证据的好地方。

进入地下

自几十年前在火星上发现古老的河道和湖床以来，科学家就被《红色星球》曾经寄托了生命的可能性深深吸引。但是，尽管过去水活动的证据是显而易见的，但尚不清楚火星历史上实际流了多少水。火星早期最新的气候模型产生的温度很少会超过冰点，这表明地球早期的潮湿时期可能是短暂的事件。从长远来看，这不是维持地表生命的最佳方案，而且有些科学家认为地下可能是过去火星生命的更好选择。

“然后问题变成了：如果存在的话，这种地下生命的本质是什么？它是从哪里得到能量的？”布朗地球，环境与行星科学系教授，研究合著者杰克·穆斯塔德（Jack Mustard）说。“我们知道辐射分解有助于为地球上的地下微生物提供能量，因此杰西在这里所做的就是在火星上探索辐射分解的故事。”

研究人员查看了来自美国宇航局（NASA）的火星奥德赛（Mars Odyssey）航天器上飞行的伽马射线光谱仪的数据。他们绘制出火星地壳中th和钾的放射性元素丰度。基于这些丰度，他们可以推断出第三种放射性元素铀的丰度。这三个元素的衰变提供了辐射，驱使水进行放射分解。而且由于元素以恒定的速率衰减，研究人员可以使用现代丰度来计算40亿年前的丰度。这给团队提供了一个可以激活辐射分解的辐射通量的想法。

下一步是估计将有多少水可用于该辐射分解。地质证据表明，在古老的火星地壳的多孔岩石中会冒出大量的地下水。研究人员利用火星地壳的密度测量结果，大致估算出可以填充水的孔隙空间。

最后，该团队使用地热和气候模型来确定潜在生命的最佳发源地。天气不可能太冷，所有的水都被冻结了，但是也不能被地球的熔融核所产生的热量所煮过。

结合这些分析，研究人员得出结论，火星可能有一个厚度为几公里的全球地下可居住区域。根据对地球上此类生物群落的了解，在该区域中，通过放射分解产生的氢本来会产生足够多的化学能来支持微生物的生命。研究人员得出结论，该区域将持续存在数亿年。

即使研究人员对各种不同的气候情景进行了建模，这些发现仍然成立，其中有些气候变暖，而另一些气候变冷。有趣的是，塔纳斯说，在极端寒冷的气候条件下，可用于能源的地下氢的数量实际上在增加。那是因为在可居住区域上方的一层较厚的冰层起着盖的作用，有助于防止氢逸出地下。

塔纳斯说：“人们有一个观念，认为早期的火星寒冷的气候对生命有害，但我们展示出的是，在寒冷的气候下，地下生命的化学能量实际上更多。”“我们认为这可能会改变人们对火星上气候与过去生活之间关系的看法。”

探索意义

塔纳斯（Tarnas）和芥末芥末（Mustard）说，这些发现可能有助于思考将航天器送往何处寻找火星人过去的生活迹象。

塔纳斯说：“最有趣的勘探选择之一是查看巨型角砾岩块-通过陨石撞击从地下挖出的大块岩石。”“其中许多人本来会来自这个宜居区域的深处，现在它们只是坐在地上，通常相对不变。”

芥末在为NASA 2020年火星探测器选择着陆点的过程中一直很活跃，他说这些角砾岩块存在于NASA正在考虑的至少两个地点中：东北的Syrtis Major和Midway。

“ 2020年漫游者的任务是寻找前世的痕迹，”芥末说。“您可能在这个地下宜居区域残留的区域-可能是地球上最大的宜居区域-似乎是一个不错的目标。”

论文的其他合著者是芭芭拉·舍伍德·洛拉（Barbara Sherwood Lollar），迈克·布兰堡（Mike Bramble），凯文·坎农（Kevin Cannon），阿什莉·帕伦博（Ashley Palumbo）和安娜·卡塔琳娜·普莱斯（Ana-Catalina Plesa）。这项研究得到了火星数据分析计划（MDAP）（授权522723），加拿大自然科学与工程研究委员会（授权494812）和布朗大学研究生奖学金的支持。

出版物：J.D. Tarnas等人，“ Noachian火星上的放射性H2产生：对可居住性和大气变暖的影响”，《地球与行星科学快报》，2018年； doi：10.1016 / j.epsl.2018.09.001