NASA的一項研究發現，古代生命可以在火星冰中生存5000萬年

美國太空總署戈達德太空飛行中心和賓州州立大學的研究人員在實驗室中重現了類似火星的條件來測試這個想法。他們發現，來自大腸桿菌的胺基酸片段如果被困在火星永久凍土或冰蓋中，即使在持續的宇宙輻射下也能存活超過 5,000 萬年。發表在《天體生物學》雜誌上的研究結果表明，在火星上尋找生命的任務應該優先考慮純冰或富含冰的永久凍土，而不是主要關注岩石、粘土或土壤。

哈克生命科學研究所和地球與環境系統研究所的地球科學教授、賓夕法尼亞州立大學行星和系外行星科學與技術聯盟主任克里斯托弗·豪斯（Christopher House）說：“5000萬年比目前火星上一些表面冰沉積物的預期年齡要早得多，這些冰沉積物通常不到200萬年，這意味著火星中存在的任何有機生命都將被保存下來” “這一點。

在實驗室模擬火星和宇宙輻射

這項研究由 NASA 戈達德太空科學家亞歷山大·巴甫洛夫 (Alexander Pavlov) 領導，他於 2001 年在賓州州立大學獲得地球科學博士學位。研究團隊將大腸桿菌密封在充滿純水冰的試管內。其他樣本則與水和火星沉積物中常見的物質（包括矽酸鹽岩石和黏土）混合。

冷凍樣本被放置在賓州州立大學輻射科學與工程中心的伽馬輻射室中。該室被冷卻至華氏負 60 度，以配合火星冰冷地區的溫度。然後這些細菌暴露在相當於火星表面2000萬年宇宙射線轟擊的輻射下。然後將樣品真空密封並在寒冷條件下運回美國太空總署戈達德中心進行胺基酸測試。研究人員隨後對另外 30 年的輻射暴露進行了建模，總數達到 5000 萬年。

純冰保護有機分子

結果是驚人的。在純水冰中，超過 10% 的氨基酸（構成蛋白質的組成部分）在整整 5000 萬年的模擬中倖存下來。相較之下，與火星沉積物混合的樣本塌陷速度要快十倍，並且無法存活。

該團隊在 2022 年進行的一項研究表明，保存在 10% 水冰和 90% 火星土壤混合物中的氨基酸比僅含有沉積物的樣本被破壞得更快。

巴甫洛夫說：「根據 2022 年的研究結果，人們認為單獨冰或水中的有機物比 10% 的水混合物中的有機物被破壞得更快。」 “因此，令人驚訝的是，單獨放置在水冰中的有機物被破壞的速度比含有水和土壤的樣品要慢得多。”

研究人員認為，混合樣本中崩潰速度更快可能是由於冰與金屬接觸處形成了薄層。這層可以讓輻射更自由地移動並破壞胺基酸。

巴甫洛夫說：“在固體冰中，輻射產生的有害分子會凍結在適當的位置，可能無法接觸到有機化合物。” “這些結果表明，純冰或以冰為主的區域是在火星上尋找現代生物材料的理想場所。”

對木衛二和土衛二的影響

該團隊還在與木星的冰衛星木衛二和土星的冰衛星土衛二上發現的溫度相似的溫度下測試了有機物。在較冷的溫度下，惡化速度會進一步減慢。

巴甫洛夫表示，這項結果對於美國太空總署的木衛二快艇任務來說是令人鼓舞的，該任務將研究木衛二的冰殼和地下海洋。木衛二是木星 95 顆衛星中的第四大衛星。歐羅巴快艇於 2024 年發射，將航行 18 億英里，並於 2030 年抵達木星。該太空船將進行 49 次近距離飛越，以確定地下環境是否適合生命存在。

在火星冰層中鑽探

當談到火星時，到達埋藏的冰層需要合適的工具。美國國家航空暨太空總署 (NASA) 2008 年的火星鳳凰號任務是第一個在相當於火星北極圈的區域中對冰進行鑽探和成像的任務。

「火星上有很多冰，但大部分都在地表下，」豪斯說。 “未來的任務將需要足夠大的鑽頭或強大的鏟子才能到達，類似於鳳凰號的設計和功能。”

除了豪斯和巴甫洛夫之外，研究團隊還包括賓州地球科學部退休實驗室技術員張子丹，以及美國太空總署戈達德中心的漢娜·麥克萊恩、肯德拉·法恩斯沃斯、丹妮爾·格拉文、傑米·埃爾西拉和傑森·德金。

這項工作由美國太空總署行星科學部的內部科學家資助計畫透過戈達德太空飛行中心的核心實驗室研究工作包資助。