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美研制新仪器欲揭开火星甲烷之谜(图)

http://www.sina.com.cn  2009年01月19日 09:16  新浪科技
美研制新仪器欲揭开火星甲烷之谜(图)

美国宇航局网站公布的甲烷浓度分布图

美研制新仪器欲揭开火星甲烷之谜(图)

  上面这幅美国宇航局公布的图片中描述了火山活动如何产生甲烷。不过科学家现在仍没有足够的证据确定火星甲烷的来源。

美研制新仪器欲揭开火星甲烷之谜(图)

美国宇航局公布的图片展示微生物如何制造甲烷

  新浪科技讯 北京时间1月19日消息,据美国宇航局太空网报道,自从天文学家几年前在火星大气中发现甲烷以来,他们一直希望查明这些气体是不是由生命产生的。现在研究人员正在研发一种新探测器,可以根据火星甲烷的重量,追踪它的源头。

  发现的第一种有机化合物

  甲烷是在火星上发现的第一种有机化合物,这项发现可能蕴含着多层含义。美国科学家在1月15日宣布了一项新的分析数据,他们再次推测甲烷可能预示着火星上存在生物活动。美国普林斯顿大学的图里斯·昂斯托特(Tullis Onstott)说:“因为地球上的大部分甲烷都是由生物产生的。”

  产烷生物在新陈代谢过程中产生了这种温室气体。虽然可能类似的生物体也生活在火星土壤中,但是火星甲烷可能是通过地质过程产生的,并不需要生命。昂斯托特和他的同事们正在为将来的一项火星车任务制造光学仪器,这项任务将会解决火星甲烷之谜。这个项目是天体生物学和技术手段研发及任务概念研究((ASTID))的一部分。

  2003年,科学家利用地球上的望远镜发现火星甲烷,后来通过欧洲航天局的“火星快车”飞船得到证实。虽然火星甲烷的数量非常少,与地球上每十亿份空气就有1800份甲烷相比,火星上每十亿份空气中仅有10份甲烷,但是火星上的甲烷显然都集中在赤道附近。因为这些甲烷“云团”仅需一年时间就会散开,因此,火星上的甲烷来源一定非常集中,而且是源源不断产生甲烷气体。昂斯托特说:“要使甲烷在火星上呈现出来,就必须不断产生甲烷。”据昂斯托特估计,这个局部地区产生的甲烷的数量,跟地球上的南极永冻层产生的甲烷数量一样,南极永冻层是地球上的4大温室气体来源之一。

  生命喜欢更轻的同位素

  火星上的什么东西会产生这么多甲烷呢?虽然产生甲烷的途径多种多样,但是最后的答案是生物体或者非生物来源。非生物甲烷是在地下的高温高压环境下产生的。虽然地质过程可以产生甲烷,但是氢气和二氧化碳等一些带碳分子的物质发生反应,也会形成甲烷。

  甲烷可以直接通过火山或者裂缝进入大气。或者它暂时被像冰一样的物质封锁起来,等到温暖季节,就会慢慢从这些物质中逃逸出来。其中的主要选项是,火星产烷生物利用这颗行星上的氢和二氧化碳等分子成分,在酶的帮助下生成甲烷。昂斯托特说:“酶在更低的温度下,可以发挥跟在地球上一样的功能,产生更多甲烷。”现在,火星上通过生物途径生成甲烷的过程可能仍在进行。或者它在很久以前已经结束,我们看到的甲烷,可能都是以前被储存起来的。

  有一种方法可以不通过从土壤中寻找生命迹象,来确定火星甲烷的来源。这种方法涉及到所有甲烷并不是通过一种方法产生的事实。甲烷的构成成分以不同的形式存在,这种形式被称作同位素,不同同位素的质量是不一样的。地球化学并不太挑剔,它会利用任何一种同位素生成甲烷。然而生命喜欢消耗更轻的同位素。昂斯托特说:“与较轻的化合物发生反应时,酶促过程会更快。”至于产烷生物,它们将选择带氢和碳12的分子。这样,生物甲烷将比非生物甲烷更轻。然而令人感到沮丧的是,火星上可能还存在吃甲烷的生物体。这些所谓的嗜甲烷菌(methanotroph)对质量较轻的甲烷比较偏爱,因此它们可能在不断清除掉产烷生物活动留下的迹象。然而昂斯托特认为,甲烷同位素丰度的变化,可能标志着火星上存在一个生物甲烷循环过程。

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