寻找火星远古生命的行动刚刚进行了一次重要的试运行。科学家证实，罗莎琳德·富兰克林号火星车的精密仪器能够检测出两种稳定分子之间的细微差异，这些分子可能将过去生命的证据保存数十亿年。但研究团队也有意外发现：默奇森陨石中的有机分子在穿越地球大气层的过程中，似乎受到了化石燃料污染。
NASA的火星车已经在火星岩石中探测到了有机分子，但仅凭这些化合物无法证实生命曾经存在。从2030年开始，欧洲航天局（ESA）的“罗莎琳德·富兰克林”号火星车预计将加入搜寻行列，其搭载的专用仪器旨在寻找更有力的化学证据。目前，来自马克斯·普朗克太阳系研究所（MPS）、哥廷根大学以及尼斯蔚蓝海岸大学（法国）的研究人员对该火星车的一项关键探测方法进行了严苛的测试。
搜寻古代火星生物特征
寻找古代火星生命的确凿证据，意味着要将生物体产生的有机分子与普通化学过程产生的有机分子区分开来。研究人员认为，两种烃类——姥鲛烷（C19H40）和植烷（C20H42）——可能有助于回答这个问题。
这些分子源于生物体，也存在于地球的石油中。由于它们异常稳定，科学家认为在适宜条件下它们可以存活数十亿年。
“如果火星上曾经存在生命，那么像姥鲛烷和植烷这样的分子就代表了可能留存至今的重要分子生物特征，”这项新研究的主要作者、MPS科学家纪尧姆·勒塞涅（Guillaume Leseigneur）说道。
为何镜像分子至关重要
姥鲛烷和植烷具有另一个重要特征，使其成为寻找生命的目标。像许多有机化合物一样，它们具有手性，这意味着它们以两种互为镜像的形式存在，称为对映异构体。这两种版本包含相同的原子，但排列方式互为镜像，就像人的左手和右手一样。
“手性是搜寻过去地外生命的一个宝贵工具，”蔚蓝海岸大学的合著者乌韦·迈尔亨里希（Uwe Meierhenrich）说道。
生物体通常几乎只产生手性分子的一种镜像形式。科学家预计同样的模式也适用于宇宙中其他任何地方的生命，因为生命系统会进行自我繁殖。相比之下，非生物形成的分子应该包含两种镜像形式，且数量大致相等。
测试罗莎琳德·富兰克林号火星车
罗莎琳德·富兰克林号火星车将利用火星有机分子分析仪（MOMA）寻找这些细微差异，该仪器由MPS主导开发制造。MOMA集成了气相色谱仪、质谱仪、小型加热炉和激发激光器。
岩石样本首先在加热炉中加热以释放挥发性化合物。随后这些气体被分析并通过特制涂层的毛细管。由于同一分子的镜像版本与涂层的相互作用不同，它们在管内的移动速度也不同，从而使仪器能够将它们分离。
在这项新研究中，研究人员使用了MOMA毛细管的完全复制品。尽管姥鲛烷和植烷分子的反应性极低，研究人员还是首次成功分离了它们的两种手性形式。
“姥鲛烷和植烷的手性分离需要极高的仪器灵敏度和测量精度，我们证明了MOMA能够实现这两点，”来自MPS的合著者兼MOMA团队成员法特玛·耶希尔·萨汉（Fatma Yesil Sahan）解释道。
陨石揭示意外转折
研究团队没有使用火星岩石，而是测试了1969年坠落在澳大利亚的著名默奇森陨石的样本。像许多陨石一样，它含有多种有机化合物的混合物。有些化合物在陨石形成时就已存在，而另一些可能来自着陆后的生物污染。研究人员最初怀疑姥鲛烷和植烷属于后一类。
然而，结果却讲述了另一个故事。
陨石中包含的姥鲛烷和植烷的每种镜像版本数量相等。这种模式与可能在其发现地点污染陨石的生物物质并不吻合。
相反，研究人员得出结论认为，这种污染很可能是在陨石穿过地球大气层时沾染的，在那里它遇到了化石燃料燃烧产生的气溶胶。
与油页岩中发现的姥鲛烷和植烷进行的比较支持了这一解释。这些沉积岩含有在地下深处经历了数百万年的石油前体。
“石油是在这些岩石中于极深处在热和压力的作用下，经过数百万年形成的，”哥廷根大学的合著者曼努埃尔·莱因哈特（Manuel Reinhardt）说道。
随着时间的推移，这些条件消除了分子镜像形式之间的天然不平衡，使它们达到等比例状态。这与团队在默奇森陨石中观察到的情况高度吻合。
为搜寻火星生命做准备
研究人员表示，这项工作不仅验证了MOMA在执行火星任务前的性能，还提出了新问题：陨石中发现的有机分子是如何沾染污染的，以及地球大气中日益增加的石油相关污染对未来研究可能意味着什么。
MOMA是ESA ExoMars火星任务的一部分，在欧洲航天局的计划下开发建造，并由其提供资金。