火星上發(fā)現(xiàn)超20種有機分子，它們是生命的基礎(chǔ)

火星上曾經(jīng)有過生命嗎？或者退一步說，火星上是否具備構(gòu)成生命所需的基礎(chǔ)？

這個困擾人類百年的問題，在 2026 年 4 月終于迎來了一項突破性進展。發(fā)表在 Nature Communications 上的一項最新研究顯示，NASA“好奇號”火星車在一塊約 35 億年前形成的巖石中，一次性檢測出了超過 20 種有機分子。其中有 7 種是分子是首次發(fā)現(xiàn)。

這是迄今為止人類在火星表面單次實驗中發(fā)現(xiàn)的最豐富、最多樣的有機物集合。更令人振奮的是其中出現(xiàn)了含氮雜環(huán)分子的跡象，它與生命基本構(gòu)件“核酸”（即 DNA 和 RNA 的核心成分）化學(xué)結(jié)構(gòu)高度相關(guān)。

（來源：Nature Communications）

當(dāng)然，我們需要先了解一個前提：發(fā)現(xiàn)有機分子并不完全等于發(fā)現(xiàn)了生命。有機分子只是含碳的化學(xué)物質(zhì)，隕石可以帶來，火星自身的地質(zhì)化學(xué)反應(yīng)也能合成。但從另一個角度說，有機分子是生命存在的重要基礎(chǔ)。因此，搞清楚火星上到底有哪些有機物、它們以何種形式保存在什么環(huán)境中，是判斷火星是否曾具備孕育生命條件的基礎(chǔ)。這項研究由佛羅里達大學(xué) Amy J. Williams 教授領(lǐng)銜，聯(lián)合全球十余家機構(gòu)三十多位科學(xué)家共同完成。

自 2012 年登陸蓋爾隕石坑以來，好奇號搭載的 SAM（Sample Analysis at Mars，火星樣品分析）儀器組已經(jīng)陸續(xù)檢測到多種火星有機物，從 2015 年的氯苯到 2018 年的含硫有機物，再到 2025 年初報告的長鏈烷烴。在不到十年間，科學(xué)家們對有機物完成了從確認存在到深入分析的跨越。

圖 | 好奇號及其搭載的 SAM 儀器組（來源：NASA）

但此前的方法有一個明顯局限，科學(xué)家主要依賴“裸熱解”技術(shù)，即直接加熱采集到的巖石粉末，讓易揮發(fā)物釋放。

這個方法聽起來很高效，卻忽略了一個事實：很多有機物并不是自由自在地混在粉末里。它們有的牢牢扒在礦物顆粒的表面，有的干脆被整個包裹、鎖死在復(fù)雜的分子結(jié)構(gòu)內(nèi)部。光靠加熱，就像只在外圍使勁，根本夠不到內(nèi)部的分子。最終的結(jié)局往往是，溫度雖然上去了，但目標(biāo)物要么紋絲不動沒能釋放，要么直接被烤得面目全非、分解殆盡。

因此，這一次，研究團隊選擇換了一條路。他們使用了 SAM 攜帶的一種特殊試劑——TMAH（Tetramethylammonium hydroxide，四甲基氫氧化銨）。這是一種強堿性化學(xué)試劑，作用就像一把“化學(xué)錘子”，能水解那些與礦物緊密結(jié)合或嵌入大分子骨架中的有機物，將其拆解成儀器可檢測的小分子碎片。這是人類第一次在地外天體表面執(zhí)行此類實驗。由于 SAM 從發(fā)射時只帶了兩杯 TMAH 試劑且不可再生，研究團隊慎重等待了十多年，直到選中了最合適的目標(biāo)才首次啟用。

在研究中，好奇號選中的鉆探點名為“Mary Anning 3”（以一位英國女化石收藏家和古生物學(xué)家命名），位于蓋爾隕石坑內(nèi)的 Glen Torridon 地區(qū)。這是一塊富含黏土礦物的砂巖，年齡約 35 億年。選擇這里并非偶然，因為黏土礦物（尤其是蒙脫石）的層狀結(jié)構(gòu)像天然的保險箱，能將有機分子夾在層間，使其免受輻射和氧化的破壞。35 億年前，這里可能是一片淺湖向河流過渡的地帶，沉積環(huán)境非常有利于有機物質(zhì)的富集和封存。

圖 | 好奇號所鉆的三個孔特寫（來源：NASA）

在第 2,879 個火星日，好奇號將巖粉投入含有 TMAH 的試劑杯中，在氦氣流中緩慢加熱至約 550°C。釋放出的氣體經(jīng)過質(zhì)譜儀和氣相色譜柱精細鑒定，結(jié)果遠超預(yù)期。

色譜圖上出現(xiàn)了超過 30 個獨立的信號峰，其中 7 種分子的身份得到了明確確認，包括三甲基苯、萘、苯并噻吩等。這些分子全都是環(huán)狀結(jié)構(gòu)，且沒有一個出現(xiàn)在此前用傳統(tǒng)方法分析同一塊巖石的結(jié)果中，證明它們確實是被 TMAH 從更深層的化學(xué)結(jié)構(gòu)中“拆”出來的。

其中，有幾個發(fā)現(xiàn)格外引人注意。首先是苯并噻吩，這是一種含硫的雙環(huán)芳香分子，此前在火星上僅有微弱跡象，從未正式確認。研究團隊排除了儀器內(nèi)部所有已知污染源后，認為它來自火星本土的大分子有機物，是迄今火星上確認的最大的原生芳香族有機分子。它的存在暗示火星巖石中保存著結(jié)構(gòu)復(fù)雜的含硫大分子碳。

但最讓天體生物學(xué)家興奮的，可能是含氮雜環(huán)分子的跡象。色譜圖上有一個峰，其特征與二甲基吲哚高度吻合。吲哚屬于氮雜環(huán)化合物，而氮雜環(huán)正是核酸的核心骨架成分。雖然保留時間的偏差讓研究者無法百分之百確認這就是二甲基吲哚，但他們明確表示，這很可能是一種含氮雜環(huán)的甲基化雙環(huán)芳香物。

團隊論文直接指出，這是一個“令人興奮的可能性”，因為這類分子是所有已知生命遺傳信息載體的核心組件。此外，還有多個峰暗示存在含胺基官能團的苯環(huán)衍生物，這類含氮有機物在火星巖石中的原位檢測，此次提供了最有力的證據(jù)之一。

（來源：論文）

為了追溯來源，研究團隊在地面實驗室用相同方法處理了默奇森隕石，這是一種經(jīng)典的碳質(zhì)球粒隕石。對比結(jié)果顯示，火星上檢測到的 28 種已確認或暫定分子中，有 16 種也出現(xiàn)在隕石分解產(chǎn)物中。這種高度重合說明，Mary Anning 巖石中的有機物很可能來源于大分子有機物。但這并不意味著它們一定是隕石帶來的，也可能是火星自身通過水-巖反應(yīng)或電化學(xué)過程合成的。以目前的數(shù)據(jù)，尚無法區(qū)分這幾種來源。

不過不管來源如何，一個核心事實已經(jīng)明了：35 億年前沉積在火星湖泊-河流環(huán)境中的有機物，包括含硫、含氮、含氧的芳香族和雜環(huán)分子，盡管經(jīng)歷了漫長的地質(zhì)變遷和輻射暴露，仍然以大分子的形式保存在近地表巖石中。火星并沒有完全抹掉自己的有機化學(xué)記錄。

盡管從“有機物存在”到“與生命有關(guān)”之間仍有一定距離。但這次 TMAH 實驗至少在兩個方向上提供了新的線索：它揭示了火星巖石中存在需要從大分子結(jié)構(gòu)中才能釋放出來的有機物碎片，這種保存方式在地球上恰恰是古老生物標(biāo)志物最常見的形態(tài)；它還首次在火星巖石中發(fā)現(xiàn)了可能的含氮雜環(huán)分子跡象。

這類分子雖然也可以通過非生物途徑合成，但它們同時也是所有已知生命的遺傳信息載體的核心組件。這些發(fā)現(xiàn)，讓我們離回答火星生命之謎越來越近。

1.https://www.nature.com/articles/s41467-026-70656-0

2.https://www.reuters.com/science/nasa-rover-adds-list-organic-compounds-detected-mars-2026-04-21/

運營/排版：何晨龍

注：封面/首圖由 AI 輔助生成