火星上發現超20種有機分子，它們是生命的基礎

火星上曾經有過生命嗎？或者退一步說，火星上是否具備構成生命所需的基礎？

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 種是分子是首次發現。

這是迄今為止人類在火星表面單次實驗中發現的最豐富、最多樣的有機物集合。更令人振奮的是其中出現了含氮雜環分子的跡象，它與生命基本構件“核酸”（即 DNA 和 RNA 的核心成分）化學結構高度相關。

（來源：Nature Communications）

當然，我們需要先了解一個前提：發現有機分子并不完全等于發現了生命。有機分子只是含碳的化學物質，隕石可以帶來，火星自身的地質化學反應也能合成。但從另一個角度說，有機分子是生命存在的重要基礎。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境中，是判斷火星是否曾具備孕育生命條件的基礎。這項研究由佛羅里達大學 Amy J. Williams 教授領銜，聯合全球十余家機構三十多位科學家共同完成。

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）儀器組已經陸續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，科學家主要依賴“裸熱解”技術，即直接加熱采集到的巖石粉末，讓易揮發物釋放。

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、鎖死在復雜的分子結構內部。光靠加熱，就像只在外圍使勁，根本夠不到內部的分子。最終的結局往往是，溫度雖然上去了，但目標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試劑，作用就像一把“化學錘子”，能水解那些與礦物緊密結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行此類實驗。由于 SAM 從發射時只帶了兩杯 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家命名），位于蓋爾隕石坑內的 Glen Torridon 地區。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）的層狀結構像天然的保險箱，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，沉積環境非常有利于有機物質的富集和封存。

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。釋放出的氣體經過質譜儀和氣相色譜柱精細鑒定，結果遠超預期。

色譜圖上出現了超過 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。這些分子全都是環狀結構，且沒有一個出現在此前用傳統方法分析同一塊巖石的結果中，證明它們確實是被 TMAH 從更深層的化學結構中“拆”出來的。

其中，有幾個發現格外引人注意。首先是苯并噻吩，這是一種含硫的雙環芳香分子，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構復雜的含硫大分子碳。

但最讓天體生物學家興奮的，可能是含氮雜環分子的跡象。色譜圖上有一個峰，其特征與二甲基吲哚高度吻合。吲哚屬于氮雜環化合物，而氮雜環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的甲基化雙環芳香物。

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，這是一種經典的碳質球粒隕石。對比結果顯示，火星上檢測到的 28 種已確認或暫定分子中，有 16 種也出現在隕石分解產物中。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-巖反應或電化學過程合成的。以目前的數據，尚無法區分這幾種來源。

不過不管來源如何，一個核心事實已經明了：35 億年前沉積在火星湖泊-河流環境中的有機物，包括含硫、含氮、含氧的芳香族和雜環分子，盡管經歷了漫長的地質變遷和輻射暴露，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記錄。

盡管從“有機物存在”到“與生命有關”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構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志物最常見的形態；它還首次在火星巖石中發現了可能的含氮雜環分子跡象。

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。這些發現，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