发现高浓度甲烷和在陨石中发现轻碳同位素相比，哪个更能证明火星存在生命？

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时间：2024-08-17 12:40:38

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发现高浓度甲烷和在陨石中发现轻碳同位素相比，哪个更能证明火星存在生命？问题描述：发现高浓度甲烷和在陨石中发现轻碳同位素相比，哪个更能证明火星存在生命？领域专家：谢小秘书的邀请。这道

问题描述：发现高浓度甲烷和在陨石中发现轻碳同位素相比，哪个更能证明火星存在生命？

领域专家：谢小秘书的邀请。这道问题的答案是后者，陨石里发现轻碳同位素更能说明火星可能存在过生命。因为甲烷被证明既可以由生命活动产生，也可以由岩石化石变化产生，无法说明是否存在生命。

在继续展开解释以前，请允许我首先解释“同位素分馏”的概念。

高中物理告诉我们，同位素是具有相同质子数、不同中子数的一种原子。例如，对于正常的分子量为12的碳原子，它一共有6个质子和6个中子。但碳的中子数其实是在4~9之间变化的，也因此一共产生了6种碳的同位素，其中含量最多的依次是碳12（6质子+6中子），碳13（6质子+7中子）和碳14。前两者是稳定同位素，而碳14则带有轻微的放射性。这三种碳原子在自然界的分布有很大的差异，碳12约占98.89%，碳13占1.108%，碳14则更少。

由于这些碳原子所含有的中子数各不相同，因此它们的质量也便有了轻与重的区分。当一堆轻重不一的碳同位素共同参与到自然界的物理、化学和生物活动（统称地球化学过程）中的时候，质量的差异就会导致不同质量原子的含量出现变化。

这种变化，被地球化学家称作“分馏”，就像是不同温度下蒸发出不同密度的煤油、汽油、柴油一样。

有些地球化学过程倾向于富集质量更重的碳13，而有一些地球化学过程倾向于富集较轻的碳12，于是，我们使用碳12和碳13含量进行一系列计算，就可以知道这个样品可能形成于哪一种地球化学过程。

比如，用以下公式计算碳13同位素比值，δ13C。

δ13C越小，表示碳13含量越低；反之则表示碳13多而碳12少。

科学家早已证实，在地球上，一切生命活动都明显倾向于富集更轻的碳12

包括植物的光合作用，有机物在地层里的演化，有机物形成石油和天然气等；而富集碳13的活动则几乎都是非生命活动，比如海洋里碳酸钙的沉淀，地幔里碳元素转变为钻石等。

于是，我们有了判断一个物质形成于有机过程还是无机过程的法宝。

只要我们可以获得来自火星的有机质样品，测定它的碳同位素含量，计算δ13C的数值，就可以知道它究竟来自生命活动及有机成因，还是来自星球本身的无机过程。

幸运的是，这样的样品我们找到了：2011年7月被目击降落在摩洛哥南部的提森特（Tissint）陨石——我们自然有一系列证明陨石来源的科学方法，这一点不必怀疑，但这里不做展开。

测量的结果令人振奋：火星陨石里的有机质，竟然与地球上生命活动产生的有机质具有相似的碳13同位素比值——这说明，除非火星上还有着什么人类完全没有认识到的无机过程能够富集碳12，那么这几乎就是火星曾经有过生命的铁证了。