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從香港到火星:光譜遙感探「火」 尋找生命痕跡

2021-05-16
●劉嘉成與導師透過光譜遙感分析,首次發現30多億年前火星具有還原性大氣的關鍵證據,成為昔日火星有較強溫室效應的有力支持。 香港文匯報記者 攝●劉嘉成與導師透過光譜遙感分析,首次發現30多億年前火星具有還原性大氣的關鍵證據,成為昔日火星有較強溫室效應的有力支持。 香港文匯報記者 攝

90後與導師共研究 首揭30多億年前具還原性大氣關鍵證據

火星探索近年成為關注焦點,在此熱潮下,香港大學90後科研人員劉嘉成與其導師Joseph Michalski,早前便共同率領完成一項研究,透過光譜遙感分析,首次發現30多億年前火星具有還原性大氣的關鍵證據,成為昔日火星有較強溫室效應的有力支持。劉嘉成近日接受香港文匯報專訪,分享團隊其中一項目標,正是希望為尋找火星生物標誌物提供幫助,而這亦正是火星研究的其中一項核心問題-到底火星是否存在生命?

●香港文匯報記者 姜嘉軒

火星呈現的紅色,與表面大量的氧化鐵(鐵蛂^物質相關,也反映其氧化性環境;而上述發表於權威期刊《自然•天文學》的研究,則證明了30多億年前的火星是另一種還原性大氣的景況,那亦說明當時並沒有大量氧化鐵出現,即早年火星其實並沒有那洵鶠C

現為港大地球及行星科學研究部博士生及行星光譜與礦物學實驗室成員劉嘉成進一步解釋,「現時火星具乾冷的氣候條件,但有研究認為早期火星其實是溫暖和潮濕的,足以讓河道、湖泊和含水礦物在地表形成......後來有人做了模型,發現只有一種方法可以實現這樣較強的溫室效應,就是除二氧化碳外,還要包括還原性氣體,相互作用下才可以產生遠遠強於只有二氧化碳時候的溫室效應」,過去此說法只存在於理論中,而劉嘉成的研究則運用了光譜和遙感技術(見另稿),首次提供關鍵證據,說明早期火星大氣的確是還原性的。

還原性環境利有機物長期保存

「我們證明了它曾經是一個比較長時間的還原性環境,可以有較強的溫室效應,令溫度可以達到零度以上。」而這有機會帶來那些可能的影響呢?劉嘉成解釋,第一點是比較直觀的,就是地表液態水可以存在較長時間,而這正是地球上生命出現的必須條件;第二點是還原性環境有利於生命前的化學作用,「生命出現是需要一步一步的,而還原環境有利於有機物合成,同時如果有有機物存在,有生命作用產生的話,還原性環境是有利於這些有機物的長期間保存。」

劉嘉成指,其所在的行星光譜與礦物學實驗室,儀器和火星車上的分析儀器基本相似,以光譜學的方法來研究岩石的礦物和化學成分,從而反映早期火星與水相關的地質作用和地表過程,「實驗室其中一項主要研究目標,就是希望以光譜學的方法來尋找岩石中的生物標誌物,為火星生物標誌物的尋找提供幫助。」

火星研究是窺探地球歷史窗口

事實上,火星探索其中一項關鍵科學問題,在於它曾否存在生命,「火星研究比其他星球更熱烈,因早期火星跟地球很像,有一些水源證據,因此就是希望了解液態水是否能夠存在較長時間,而本質問題正是早期火星是不是足夠宜居,可以讓生命出現。」此外,火星研究也是窺探地球自身歷史的一個窗口,「因為早期地球的記錄,很多已因為板塊作用而散失,但火星地殼沒有板塊作用,可能一半以上石頭都是37億年前形成的,都很古老。」

除液態水以外,劉嘉成也特別提到冰的重要性,「我們也會研究岩石跟冰的反應,我們認為這種作用可能主導了火星地表的化學過程,因為溫暖潮濕的環境也許時間較短,大部分的時候其實是有冰的環境。」他解釋,冰裡面其實也是有機會發現生命,它可以比較好把有機物保存,也是值得研究的方向。

近年接連有國家發射探測器探索火星,劉嘉成形容情況前所未有,「可預見熱度會愈來愈高,也會愈來愈接近最終答案,就是火星到底有沒有生命,但這一步很多人都希望是在人類真正踏上火星那一刻之前實現,因為人類上去後,就有機會污染了火星環境,屆時即使發現到微生物,也有機會不是原有,而是帶上去的,所以希望在未來十多年內,弄清楚這個問題。」

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