发表于《天体生物学》（Astrobiology）期刊的一项新研究显示，现有已知的非生物有机物来源——包括陨石、星际尘埃沉积以及大气和表面化学过程——难以完全解释美国国家航空航天局（NASA）“好奇号”火星车在盖尔撞击坑坎伯兰（Cumberland）泥岩中探测到的有机化合物丰度。

研究背景与此前发现

行星科学家曾在2025年报告称，在盖尔撞击坑内一处古老的坎伯兰泥岩样品中检测到长链烷烃，包括癸烷、十一烷和十二烷，其浓度约为30至50亿分之一（ppb）。相关研究认为，这些烷烃是在“好奇号”搭载的火星样品分析仪（SAM）对样品进行加热分析时，由脂肪酸通过热脱羧反应生成。

新研究由NASA戈达德太空飞行中心的亚历山大·帕夫洛夫（Alexander A. Pavlov）博士及其同事主导。团队指出，目前测得的烷烃丰度可能仅代表原始有机物含量的下限，因为样品在暴露于火星表面的数千万年间，经历了长期宇宙辐射作用，原始有机物可能已被大幅破坏。

“倒推”有机物原始丰度

研究人员结合实验室辐射实验、数学模型以及“好奇号”获得的数据，对坎伯兰泥岩的辐射暴露历史进行了重建。团队表示，他们通过模型将时间“倒转”约8000万年，即该岩石暴露在火星表面的时间尺度，以估算辐射破坏前的有机物含量。

研究结果显示，坎伯兰泥岩在暴露于电离辐射之前，可能含有约120至7700亿分之一（ppb）的长链烷烃及/或其脂肪酸前体。研究人员认为，这一估算值显著高于典型非生物过程在类似环境中通常被认为能够产生的有机物水平。

非生物来源评估

为检验这些推算丰度是否可以通过非生物过程解释，团队系统评估了多种已知有机物来源：

• 陨石与星际尘埃：研究指出，考虑到盖尔撞击坑沉积物的估计沉积速率，以及尘埃颗粒难以深入穿透已岩化的泥岩，陨石和星际尘埃向坎伯兰泥岩输送有机物的总量远低于推算的原始丰度，相差达多个数量级。

• 大气光化学雾霾：研究认为，早期火星大气中可能缺乏形成大量有机雾霾沉积所需的高甲烷含量条件，因此大气雾霾难以解释如此高水平的长链烷烃富集。

• 热液与表面化学过程：作者还考察了在特定温压条件下可生成烃类的热液过程。实验室研究表明，热液作用有能力合成长链有机分子，但坎伯兰泥岩的矿物学特征显示，其未经历与此类高温热液反应相对应的地质条件。此外，研究还提及火星上蛇纹石化作用及费–托（Fischer–Tropsch）型合成反应等潜在非生物有机物来源，但团队认为，这些过程难以单独或共同产生推算出的高浓度长链烷烃。

潜在生物来源假设

在排查多种非生物机制后，研究提出了一种更具推测性的可能性：坎伯兰泥岩中部分或全部原始有机物，可能与假设中的古代火星生物圈有关。作者指出，如果火星早期存在生物活动，其在泥岩沉积环境中产生并富集复杂有机物，理论上可以达到与推算值相当的水平；同时，外来热液体系合成的有机物输入，也可能对局部烷烃丰度有所贡献。

研究团队在论文中强调，这一生物来源假设并非结论，而是基于现有数据和模型推演后提出的可能解释之一。他们引用卡尔·萨根（Carl Sagan）的观点称，“非凡的主张需要非凡的证据”，并表示任何关于火星存在生命的主张都将面临严格审查。

作者同时指出，根据天体生物学领域的通行标准，要确认地外生命的存在，需要来自多条独立证据链的支持。目前的工作主要表明，坎伯兰泥岩中推算出的长链烷烃及脂肪酸前体丰度，与已知少数几类非生物有机物来源——包括星际尘埃和陨石输送、大气光化学雾霾沉积，以及蛇纹石化和费–托合成反应——之间存在显著差距。

论文信息

相关研究论文题为《测量的丰度是否暗示火星泥岩中保存的古代烷烃具有生物起源？》（Does the Measured Abundance Imply a Biological Origin for Ancient Alkanes Preserved in Martian Mudstones?），作者为 Alexander A. Pavlov 等人，已于2026年2月4日在线发表在《天体生物学》期刊，DOI 为 10.1177/15311074261417879。