16个月之前，当“好奇号”火星车在盖尔环形山着陆时，它的目标是：在火星上找到一处40亿年前适宜生命生存的地点。它已经做到了这一点。现在，一大批新发现正把这项任务推向一个新的方向——寻找火星古代生命的遗迹。对于如何以及去哪里寻找“分子化石”——也就是那些有可能来自于古代火星微生物的有机物，由400多位科学家组成的“好奇号”科学团队的带头人说，他们的最新发现正在划出更明确的范围。这些最新发现，12月9日在线发表在《科学》杂志网站上。
“我们的任务正在通过一个转折点，”美国加州理工学院的“好奇号”项目科学家约翰·格勒青格（John Grotzinger）说，“我们开始铺设一条通向未来的路，一条审慎探寻有机物的道路。”
“好奇号”对一片早已干涸的湖床底部的沉积物所作的最新分析暗示，火星上存在为数不少的某种有机物，不过目前还没有人愿意将其归因于古代生命。好奇号还测定了火星表面的岩石是从多久前起开始暴露于侵蚀作用之下的，在火星上尚属首次。这开创了一条更系统地搜寻分子化石的途径，向科学家展示了如何才能最大幅度地提高几率，寻找直到“最近”才暴露于地表、遭受火星上如暴雨般倾盆而下的宇宙线轰击的有机物。
上一回，“好奇号”科学家报告说找到了有机物时，情况被弄得一团糟。高氯酸盐化合物（Perchlorate）在火星上普遍存在，被加热时是一种强大的氧化剂。由于“好奇号”上用于检验有机物的实验会将岩石研磨而成的细腻粉末加热到几百度，任何含碳的有机化合物在被设备测定之前就应该会被氧化成二氧化碳。确实有一些分子残存了下来，但它们似乎来自于“好奇号”在地球上打包时渗漏进“火星样品分析仪”（SAM）的污染物。
现在，SAM团队成员报告说，污染物问题已经得到了解决。美国NASA戈达德太空飞行中心的SAM团队成员丹尼尔·格拉文（Daniel Glavin）说，污染物“无法解释所有的一切”。通过分析空置的样品室，改变样品的数量，以及在分析之前清空样品，SAM团队已经得出结论——污染物现在只能解释二氧化碳中出现的1%到3%的碳。
剩下的97%很可能来自于火星上的有机物。在“好奇号”对来自火星地表以下的样品进行了首次分析之后，SAM团队得出了这样的结论。在一处名为“黄刀湾”的地点，有一块岩石露头看上去像是一个古代湖泊的湖底淤泥。好奇号在这块岩石上钻探了5厘米。接下来，SAM团队比对了舀自火星地表的扬尘样品和取自钻孔的岩石粉末样品。扬尘已经在阳光紫外线、宇宙线和放射性高氯酸盐的轰击下暴露了上百万年，这些因素都足以摧毁有机物。湖底的样品一直以来却受到了不断遭到侵蚀的岩石的庇护。
好奇号在火星黄刀湾的岩石上钻探了5厘米。图片来源：左： NASA；右：NASA/JPL-Caltech/MSSS。
当SAM加热这些样品时，湖底的样品释放的二氧化碳比相同数量的扬尘样品更多，而且它们的二氧化碳在温度更低时就出现了。这些现象暗示，加热扬尘只是分解了自然形成的非有机含碳矿物，而湖底样品的加热则是在燃烧有机物。最能说明问题的是，随着湖底样品中二氧化碳的大量产生，高氯酸盐分解产生的氧气水平降低了。据说，看到这些数据，SAM团队的一位成员断言，“这是有机碳在燃烧，伙计们！”
“好奇号”团队的格拉文说，这个结果“令人兴奋”，但他和SAM团队的其他成员在发表论文时表现得更加谨慎。英国伦敦帝国学院的有机地球化学家马克·塞夫顿（Mark Sephton）也是如此，尽管他并不是“好奇号”团队的成员。他说，这些结果“与有机碳符合得非常好”，但到目前为止，它们只能算是“让人捉急”，而不能算是确定无疑。
格拉文也承认：“对于这些（有机）碳的起源，我们什么都确定不了。”这是因为科学家手头上就能找到非生物的碳来源：每年有数以吨计的有机物随着陨石和宇宙尘埃降落到火星上。研究者估计，这些并非由生物制造、而是由太空中的化学过程形成的有机物，为火星地表输送的碳含量介于10 ppm到几百ppm之间（1 ppm为百万分之一）——这一范围的上限，足以解释好奇号在湖底样品中检测到的大约500 ppm的碳含量。
除此之外，发表在《科学》网站上的论文中报道的最新分析表明，盖尔环形山附近的古代环境，对于生命来说，似乎也不是非常适宜。美国纽约州立大学石溪分校的“好奇号”团队成员斯科特·麦克伦南（Scott McLennan）说，从周围的高地被冲刷到这座环形山里的湖底沉积物，在抵达这个湖泊之前，“几乎没有显示出任何化学风化的证据”。这意味着，周边几乎没有液态水来改变这些矿物，因此“我们应对的是极度干旱及寒冷的环境”。这一区域或许曾经与智利严酷恶劣的阿塔卡玛沙漠类似，只有在罕见的大暴雨出现时，才有流水存在。
泥泞的湖底或许曾经更适宜生命的生存。在论文中，格勒青格及其在“好奇号”团队中的同事，把湖底的淤泥描述为“明显类似地球的宜居环境”。但是，想在这颗没有氧气的星球上的淤泥中生存，任何微生物都不得不从沉积物里矿物质之间不平衡的化学能中获取能量——通过一种被称为“无机化能营养”（chemolithotrophy）的过程“食用岩石”。
按照美国罗德岛大学海洋地球化学家斯蒂文·德霍特（Steven D’Hondt）的说法，地球上“完全令人信服”的无机化能营养过程，只在南非金矿上千米深的岩层中被人发现过。与火星上500 ppm的碳含量相比，那里的有机碳含量可谓小巫见大巫。因此，如果火星碳确实是有机碳，现在最靠谱的猜测就无外乎以下两种：要么就是“好奇号”意外闯入了一片地下绿洲的遗迹；要么就是大多数的碳来自于陨石。
最近的另一项结果，或许能让寻找火星碳变得更加容易——甚至最终梳理出它的起源。目前，寻找火星上的碳面临着一个严重阻碍：宇宙线能够穿透岩石达1米左右，远远超出了“好奇号”钻头能够达到的深度；经过数百万年的照射，任何有机物都会被这样的宇宙线摧毁。
在一篇论文中，美国加州理工学院的肯尼思·法利（Kenneth Farley）及其同事，演示了一个绝妙的办法。他们提出了一种方法，能够辨认出至少在几米深的保护性岩石下埋藏了亿万年、直到最近才因为风蚀暴露于地表的岩石。他们利用SAM的质谱仪，测量了氦、氖和氩的同位素，这些都是宇宙线穿透岩石时产生的。他们找到的这些同位素越少，这块岩石暴露于地表附近的时间就越近。利用这种技术，他们证明，好奇号钻探的那块有着40亿年历史的湖床岩石，是在距今3000万到1.1亿年前，被风从厚达2米的上层岩石中吹蚀出来的。理想的钻探地点，应该是暴露于地表仅几千万年的地点，但这是一个好的开始。
格勒青格说：“它给我们提供了一个理性的方式，来寻找火星上的有机物。”所以，下一次，“好奇号”的操控者会寻找最近的风蚀痕迹，例如岩石中的“抬头”部分，然后将火星车驶近那里，看看这块岩石暴露于地表的时间够不够近。
或许，那里就将是火星远古生命的遗迹终于现身之处。