到2020年美国宇航局的下一个火星漫游者将从佛罗里达州卡纳维拉尔角空军基地发射，前往火星上的杰零陨石坑。Jezero曾经是一个古老的湖泊-三角洲系统的所在地，科学家们相信这个系统可能已经捕获并保存了这颗红色星球演化的信息——如果它曾经存在过，那就是远古生命的证据。上周美国国家航空航天局科学任务局副局长Thomas Zurbuchen宣布了这一地点，它从60个候选地点中选出，其丰富的地质可以追溯到36亿至39亿年前。这一决定酝酿了多年，在最终选定火星登陆地点之前，来自世界各地的科学家聚集在加州的格伦代尔，在火星2020登陆地点研讨会的最后四场上，为最终的四个候选着陆点提供他们的专业知识。
博科园-科学科普：麻省理工学院地球、大气和行星科学系(EAPS)副教授坦尼亚•博萨克(Tanja Bosak)就是其中一名科学家。她的工作利用实验地球生物学来探索微生物系统中的现代生物地球化学和沉积过程。对博萨克来说，杰零陨石坑是了解早期火星潜在宜居性的理想着陆点。博萨克说：杰零陨石坑的地质构造(从轨道上看)非常明显，而且很清楚，过去那里的环境是适宜居住的。它比地球岩石记录中保存的任何沉积环境都要古老。杰零陨石坑保存了一些最理想的岩石类型，用来寻找地球上过去的生命。在这些岩石中有粘土和碳酸盐——已知的有助于化石在地球上保存的矿物。博萨克是西蒙斯生命起源合作项目(SCOL)的一名研究员，他的工作为10月份的研讨会做了一场演讲
在古代的火星上，水在湖盆内雕刻沟渠，搬运沉积物形成扇形和三角洲。对轨道光谱数据的分析表明，这些沉积物中有些矿物表明水的化学变化。在杰零陨石坑三角洲，沉积物中含有粘土和碳酸盐(这张照片结合了美国宇航局火星勘测轨道飞行器上的两种仪器的信息，一种是小型火星勘测成像光谱仪，另一种是背景照相机)。图片：NASA/JPL-Caltech/MSSS/JHU-APL
题目是大卫·卡特林(David Catling)的“寻找火星2020探测器上的前生命特征”。凯特琳是华盛顿大学地球和空间科学教授，也是苏格兰大学的研究员。在他的演讲中，卡特林认为，即使火星上一开始就没有生命出现，科学家们也可以把注意力集中在火星环境中是否曾经存在过生命起源前的先质——这些信息对于识别生命出现所必需的条件非常重要。斯伦贝谢(Schlumberger) EAPS地球生物学教授、SCOL研究员罗杰-作为麻省理工学院NASA天体生物学研究所复杂生命基金会的首席研究员，同时也是NASA“好奇号”探测器火星仪器样本分析小组的成员，传票的工作重点是保护地球和火星不同环境中的有机物。
通过努力寻找地球上最早生命的痕迹，我们知道，要找到令人信服和可信的证据，最好的机会将来自对保存完好的、细粒度的层状岩石的研究，这些岩石是沉积在死水之下的。今年早些时候，博萨克和传票共同撰写了《火星化石野外发现指南》(A Field Guide to Finding fossil on Mars)，这是一篇发表在《地球物理研究》(Journal of Geophysical Research)上，总结了在不同可能适宜居住的火星环境中寻找远古生物特征的策略。这篇综述的作者提到了沉积环境的有利性，就像在杰零陨石坑发现的那样，因为与地球上的环境类似，比如河流三角洲和湖泊，最有可能收集和保存微生物的分子化石和体化石。
最近在盖尔环形山(Gale Crater)一个古老湖泊的30亿年前的泥岩中发现了有机物。盖尔环形山是“好奇号”火星探测器(Mars Curiosity Rover)的研究地点。这一研究结果发表在《科学》上，激发了人们对火星上其他着陆点——包括杰零陨石坑——可能保存有机物的兴趣。这是因为2020年的火星探测任务不同于以往的火星探测任务，它不仅将在火星环境中进行测量，而且还将从感兴趣的地点收集和贮藏沉淀物岩心，以便在以后的任务中送回地球。虽然使用可以在航天器上远程操作的成像和光谱工具可以学到很多东西，但没有什么能比得上我们在世界各地的实验室中使用的快速发展的化学仪器的灵敏度和特异性。
在阿波罗登月时期，人们对返回地球的岩石进行了近50年的研究，研究结果一再证明了这一点。博萨克最兴奋的是漫游者在前往杰零陨石坑的任务中收集的图像和数据。这次任务可以揭示陨石坑边缘的碳酸盐是否“像石灰石一样从湖中析出”。在地球上，早期地球上的石灰岩可以具有记录微生物与沉积物相互作用和微生物刺激的矿物沉淀的形状。EAPS行星科学教授本•韦斯(Ben Weiss)也参加了火星2020着陆地点研讨会，并与合著者、英属哥伦比亚大学(University of British Columbia)研究生安娜•米特霍尔兹(Anna Mittelholz)就火星磁场的潜在研究进行了交流。
Jezero也将是获取样本、了解火星古代磁场历史的一个非常令人兴奋的地方。今年夏天，米特霍尔兹和韦斯在《地球与空间科学》(Earth and Space Science)上发表了一篇论文，名为《火星2020年候选着落地点:磁场视角》(the Mars 2020 Candidate Landing Sites: a Magnetic Field Perspective)，详述了他们在研讨会上发表的研究成果。在火星行星演化的某个时候，火星失去了它的全球磁场和大部分早期大气，这可能会彻底改变火星的环境。行星磁场是由行星内部深处金属流体的运动产生的，这个过程被称为发电机。例如，地球的磁场是由其富含铁的熔融内核产生并维持。
最重要的问题是确定火星发电机什么时候停止工作，这将有助于确定火星早期从更温暖、更湿润到目前寒冷和干燥状态的转变是否由发电机磁场的损失造成的。Jezero是验证这一假说的绝佳地点，因为它含有岩石和矿物，其年代跨越了我们怀疑发电机关闭的时间。总之，探测车的探索和杰零陨石坑的样本收集可能会完善跨学科的科学知识。这个陨石坑将为了解发电机对保护早期大气和早期火星宜居性的贡献提供一个很好的场所。这些信息也有助于我们理解生命是如何以及为什么在我们自己的星球上存在的。
博科园-科学科普｜研究/来自：麻省理工学院
参考期刊文献 :《地球物理研究期刊》
DOI: 10.1029/2017JE005478
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