东京理工大学据东京工业大学：尽管到目前为止，火星呈现出一片贫瘠、尘土飞扬的景象，没有生命迹象，但其三角洲、湖床和河谷等地质特征强烈表明，火星表面曾经有大量的水流。
为了探索这种可能性，科学家们对这些地层附近保存的沉积物进行了检查。
这些沉积物的成分为早期环境条件、随着时间的推移塑造地球的过程，甚至过去生命的潜在迹象提供了线索。
在一次这样的分析中，好奇号火星车从盖尔陨石坑收集的沉积物揭示了有机物。
盖尔陨石坑被认为是大约38亿年前因小行星撞击而形成的一个古老湖泊。
然而，与地球上发现的有机物相比，这种有机物的碳-13同位素（13C）含量明显低于碳-12同位素（12C），这表明火星上有机物的形成过程不同。
现在，2024年5月9日发表在《自然地球科学》杂志上的一项研究阐明了这种差异。
由东京理工学院的Yuichiro Ueno教授和哥本哈根大学的Matthew Johnson教授领导的一个研究小组发现，大气中的二氧化碳（CO2）光解为一氧化碳（CO）并随后还原，导致有机物中13C含量减少。
上野解释道：在测量13C和12C之间的稳定同位素比率时，火星有机物的13C丰度为构成它的碳的0.92%至0.99%。
与地球的沉积有机物（约1.04%）和大气中的二氧化碳（约1.07%）相比，这是极低的，这两种物质都是生物残留物，与陨石中的有机物质（约1.05%）不相似。
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早期火星的大气层富含二氧化碳，同时含有13C和12C同位素。
研究人员在实验室实验中模拟了火星大气成分和温度的不同条件。
他们发现，当12CO2暴露在太阳紫外线（UV）下时，它优先吸收紫外线辐射，导致其离解为13C中贫化的CO，留下富含13C的CO2。
这种同位素分馏（同位素分离）也在火星和地球的高层大气中观察到，在那里，来自太阳的紫外线照射导致CO2离解成13C含量耗尽的CO。
在还原性的火星大气中，CO转化为简单的有机化合物，如甲醛和羧酸。
在火星早期，表面温度接近水的冰点，不超过300 K（27°C），这些化合物可能已经溶解在水中并沉积在沉积物中。
通过模型计算，研究人员发现，在二氧化碳与一氧化碳之比为90:10的大气中，20%的二氧化碳与一氧化碳的转化率将导致δ13CVPDB值为-135‰的沉积有机物。
此外，剩余的CO2将富含13C，δ13CVPDB值为+20‰。
这些数值与好奇号火星车分析的沉积物和从火星陨石中估计的数值非常吻合。
这一发现表明，早期火星有机物形成的主要来源是大气过程，而不是生物过程。
上野说：如果这项研究的估计是正确的，那么火星沉积物中可能存在大量的有机物质。
这表明未来对火星的探索可能会发现大量的有机物。
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