東北大學的研究提供了對古代火星環境的新見解，揭示了可能表明過去生命的有機物質可能是由甲醛產生的。研究團隊利用一個結合大氣和光化學分析的新模型，發現了火星沉積物中碳同位素比率的變化，顯示數十億年前的條件可能支持了糖和核糖等生命必需分子的產生。

目前，火星是一顆寒冷、乾燥的行星。然而，地質學證據表明，大約30 億至40 億年前，那裡曾經存在液態水。有水的地方通常就有生命。東北大學的科學家為了解答火星上是否存在生命這一亟待解決的問題，建立了一個古代火星大氣中有機物生成的詳細模型。

有機物是指動植物等生物的殘骸，或是某些化學反應的副產品。無論如何，在有機物中發現的穩定碳同位素比（13C/12C）為了解這些生命基石最初是如何形成的提供了寶貴的線索，為科學家提供了一扇了解過去的窗口。

因此，它已成為火星探險的一個興趣點。例如，”好奇號”火星探測器（由美國國家航空航天局運行）發現，在火星那個時代的沉積物中發現的有機物異常缺乏13C。研究也發現，不同樣本之間的碳同位素比率差異很大。然而，這種變化的原因卻是個謎。

2024-09-25

火星早期有機物形成過程示意圖。資料來源：Shungo Koyama

為了擴展這些發現，東北大學的小山順吾、吉田達也和寺田直樹領導的研究團隊開發了一個火星大氣演化模型。該模型的重點是甲醛（H2CO），該研究小組的成員先前已確定，在古代火星大氣中產生甲醛是可行的。

之所以這樣選擇，是因為甲醛可以生成複雜的有機化合物，如糖，而糖是生命所必需的。換句話說，甲醛可能是解釋好奇號漫遊車樣本異常值的缺失因素。它也可能是過去生命的跡象。

該模型將光化學模型與氣候模型結合，估算了火星上甲醛碳同位素比率的變化，可追溯到300 至40 億年前。它揭示了甲醛中13C的損耗是由於二氧化碳在太陽紫外線輻射下的光解離，導致一種穩定同位素優於另一種穩定同位素。

該研究還表明，碳同位素比率因各種因素而異，如當時火星上的大氣壓力、火星表面反射光的比例、二氧化碳與一氧化碳的比例以及火山活動釋放的氫量。

東北大學研究生小山說：”這個模型為以前無法解釋的發現提供了可能的解釋，例如為什麼13C會神秘地耗盡。”

這項發現表明，甲醛促成了古火星上有機物質的形成，這意味著糖和核糖（RNA 的一種成分，存在於所有活細胞中）等生物重要分子可能是在火星上產生的。

這些研究成果於2024年9月17日發表在《科學報告》雜誌。

編譯自/ scitechdaily