地质地球所利用纳米离子探针分析火星陨石中的有机碳

　　火星是除地球之外，最有可能存在或曾经存在生命的星球。火星表面的地形地貌特征、水蚀变矿物的存在、硫酸盐等蒸发盐类的发现等大量证据表明，其表面曾经有过水体，甚至有过海洋，具备孕育生命的基本要素。2004年火星快车轨道探测器在火星大气探测到30 ppb甲烷，激发了新一轮的火星探测高潮。耗资20亿美元的“好奇号”火星车，其科学目标就是为了揭示火星的古环境和气候，最终寻找火星是否存在生命的痕迹。探索火星的另一重要途径是火星陨石研究。到目前为止，收集并确认的火星陨石已达120多块。2011年7月降落在摩洛哥沙漠里的Tissint陨石，是第5块降落型火星陨石，更是迄今为止最新鲜的火星陨石样品，为研究火星古环境乃至探索可能存在的火星生命痕迹等提供了极好的机会。

　　中国科学院地质与地球物理研究所比较行星学学科组林杨挺研究员及其研究团队，与中科院地球化学研究所、广州地球化学研究所、国家天文台以及德国拜罗伊特大学、瑞士洛桑联邦理工学院、日本东北大学等研究机构合作，在Tissint火星陨石中发现了碳颗粒，并利用该所的纳米离子探针等微区分析技术，获得这些碳颗粒的激光拉曼光谱、高分辨元素分布图像以及H、C、N等同位素组成。激光拉曼光谱和纳米离子探针元素分析表明，这些碳颗粒是干酪根型的有机碳，与煤相似。他们排除了可能的地球污染，确证这些有机碳来自火星，其主要证据有：（1）这些有机碳的H同位素富氘（δD = +1183 ‰），完全不同于地球有机物；（2）一部分碳颗粒包裹在小行星撞击产生的熔脉中，证明其形成远早于降落地球之前；（3）包裹在熔脉中的碳颗粒部分相转变为金刚石，表明经历了高压高温事件，不可能是摩洛哥沙漠的污染；（4）Tissint陨石非常鲜新，难以通过污染的方式，在陨石内部充填这些不可溶的干酪根物质。纳米离子探针的分析还表明，这些有机质的N同位素组成无明显的异常，但C贫重同位素13C，其δ13C = -12.8 ‰至-33.1 ‰，与火星大气（δ13C = -2.5～+46 ‰）相比，具有显著富轻同位素的特征。这一结果暗示，该有机质可能与生命过程相关。

　　综合已有的实验数据，可以描绘出以下的历史：（1）Tissint陨石的源区岩石在约6亿年前由火星幔部分熔融的岩浆上侵至火星近地表形成；（2）在第一次小行星撞击事件中，产生冲击变质并形成大量裂隙；（3）富有机质地下水的渗滤，在这些裂隙中沉淀形成了有机碳细脉；（4）第二次的小行星撞击，使岩石产生部分熔融，并将一部分有机碳包裹在这些熔脉中；（5）最后的一次撞击事件，将该陨石抛射出来，最终降落在地球。

　　该研究成果作为封面文章已发表于2014年12月出版的国际刊物Meteoritics & Planetary Science（Lin et al. NanoSIMS analysis of organic carbon from the Tissint Martian meteorite: Evidence for the past existence of subsurface organic-bearing fluids on Mars. Meteoritics & Planetary Science, 2014, 49(12): 2201-2218）。