在Mars Neretva Vallis中与氧化还原-有机相互作用共址的强镍富集

火星河床中的古代线索

当我们把漫游车送到火星时，实质上是在问这个红色星球是否曾经能支持生命。本研究聚焦于一条名为Neretva Vallis的古老河道，毅力号在这里的湖床岩石中发现了异常高含量的金属镍。由于镍在地球上一些最古老已知微生物中起到关键作用，它与含硫矿物和有机物共存的发现，使这条安静的火星山谷成为探究火星生物潜力的优良地点。

曾注入已消逝湖泊的河流

Neretva Vallis曾将水输送到杰泽罗撞击坑，该坑在数十亿年前曾有一个湖泊。沿着河谷，毅力号检查了一个称为Bright Angel组的浅色岩层以及附近被称为Masonic Temple的露头。这些岩石是细粒的泥岩和砾岩，沉积于平静、可能类似湖泊的水体中，后来又被穿过埋藏沉积物的矿脉和结核所改写。化学成分上，它们与杰泽罗的其他岩石截然不同：镁含量较低，但相对富含硅、铝和铁，这提示它们有独特的来源或在沉积前经历了强烈的化学风化历史。

在火星上发现创纪录的镍含量

漫游车的SuperCam仪器使用激光蒸发岩石上的微小点并读取产生的辉光以确定化学成分。在Neretva Vallis的32个目标点上，SuperCam检测到的镍含量高达约1.1重量百分比——远高于在完整火星基岩中测得的任何镍含量。这些富镍点集中在称为Beaver Falls和Wallace Butte的两个工作区。在Beaver Falls，镍含量升高既出现在主要泥岩中，也出现在穿过岩石的亮色矿脉中。在Wallace Butte，镍在泥岩和突出的深色富铁岩石中都很丰富。总体来看，一个位置含铁越多，其镍含量也越高，表明镍大多潜藏于含铁矿物中。

用X射线“透视”岩石内部

为了看清镍在晶粒层面上的确切位置，科学家们转向了另一台漫游车仪器PIXL，它用X射线绘制元素的精细图谱。在Bright Angel泥岩中，PIXL显示镍集中在富铁富硫的小暗区——与黄铁矿（俗称愚人金）及相关硫化物类似的矿物中。在序列的下部，镍也出现在橄榄石晶粒的边缘，而在更南侧则出现在明亮的富镁硫酸盐矿脉和结核中。附近，与风化铁矿物（如黄钾铁矿和赤铁卤石）化学相匹配的耐蚀岩石也含有镍。综合这些观察结果表明，镍最初被锁定在铁硫化物中，随后随着流体通过岩石被部分重新分配到硫酸盐矿物中。

追踪镍的神秘旅程

这些镍究竟来自何处？在岩质行星上，大部分镍沉入地核，使地壳中这种元素相对匮乏。Neretva Vallis中极端的富集异常，需要特殊的解释。一种可能是该区古老富镁火成岩在强烈风化过程中释放出镍，含镍流体随后渗入湖泊沉积物。另一种可能是富金属陨石的碎片在水中溶解，在形成铁硫化物的同时将镍注入泥体。要区分这些来源，需要地球实验室仪器才能提供的微量金属和同位素的精确测量——这也是团队热切希望最终分析毅力号从该区取回芯样的原因之一。

为何镍对生命重要

在地球上，细粒沉积物中的铁硫化物常在利用硫酸盐为能量来源的微生物作用下形成，并在过程中常常从周围水体中捕获镍。镍本身是产甲烷微生物所用酶以及已知最古老的碳固定途径之一的关键成分。因此，Neretva Vallis中强烈的镍富集、含硫矿物和有机物的共址暗示了一个化学活跃的环境，可能支持生命的构件——甚至简单的代谢体系。该研究并未宣称发现生命证据，但表明早期火星在一个富含稀有且生物学重要金属的环境中存在复杂的氧化还原化学。将这些样品带回地球进行高精度分析，可能揭示火星古河湖系统是否曾从前生物化学跨越到生物学的门槛。

引用: Manelski, H.T., Wiens, R.C., Broz, A. et al. Strong nickel enrichment co-located with redox-organic interactions in Neretva Vallis, Mars. Nat Commun 17, 2705 (2026). https://doi.org/10.1038/s41467-026-70081-3

关键词: 火星可居性, 毅力号漫游车, 富镍岩石, 杰泽罗撞击坑, 火星河流沉积物