人類在宇宙中是否孤單？這些來自火星的岩石，或許能帶來關鍵線索

「探測車上每一個樣本……都有可能回答我們對火星最關鍵的一個或多個問題。」亞利桑那州立大學的行星科學家米娜克希．瓦德瓦（Meenakshi Wadhwa）表示。她是「火星樣本返回任務」（Mars Sample Return）的計畫主持人，負責規劃如何將這些岩石從超過1億公里外的火星安全地帶回地球。

火星上，水冰雲飄過遠古火山的上空。但數十億年前，這顆行星的表面氣候曾更為溫和。岩石樣本也許能告訴我們，那時的火星是否曾孕育生命。Photograph by NASA

在火星廣闊的地貌上，景色令人屏息。萬籟俱寂，只有一台小小的機器人正耐心地沿著耶澤羅隕石坑（Jezero Crater）的斜坡前行。它就是「毅力號」（Perseverance），人們親切地稱它為「波西」（Percy）。雖然它無法像人類一樣欣賞那染著紅橙色調的沙漠景觀，但自2021年起，它就在火星上不斷探索，並仔細收集著一批可能改變我們對火星歷史認知的岩石。這批樣本或許能幫助我們了解火星與地球的異同，甚至揭示我們自身的起源。

火星並不總是這般滿目荒涼。科學家認為，在火星早期歷史的某一階段，它曾如今日的地球一樣溫和宜居。然而，大約在30、40億年前，火星的「內部管線系統」神秘地停止運作，使得行星失去了保護性磁場。隨後，太陽風在數億年間逐步剝離了火星的大氣層，最終讓這顆星球變成我們今天所見的荒蕪世界。

然而，在那段水分豐沛的時期，火星或許曾經孕育生命。這正是毅力號所追尋的目標──古代生物的蛛絲馬跡，以及火星氣候劇變背後的成因。為此，它正一一蒐集岩石樣本，小心封存於樣本管中。美國航太總署（NASA）希望能在未來十年內，將這些樣本帶回地球。

「探測車上每一個樣本……都有可能回答我們對火星最關鍵的一個或多個問題。」亞利桑那州立大學的行星科學家米娜克希．瓦德瓦（Meenakshi Wadhwa）表示。她是「火星樣本返回任務」（Mars Sample Return）的計畫主持人，負責規劃如何將這些岩石從超過1億公里外的火星安全地帶回地球。

毅力號並不是唯一一台正在探索火星奇特岩石的探測車。美國航太總署「好奇號」（Curiosity ）探測車早在2024年6月，就在火星首次發現了「單質態硫」（elemental sulfur）的存在。雖然這台探測車能夠拍攝影像並分析這些黃色結晶的成分，但它不像毅力號那樣具備將樣本帶回地球的設計。Photograph by NASA, JPL-Caltech, MSSS

「這些樣本可能記錄了火星的年代，或是保存了關於古老火星環境的關鍵線索。」毅力號副計畫科學家、加州理工學院的地球化學家肯．法利（Ken Farley）說。但更重要的是，這些岩石或許能揭示一個最深層的謎題──在這廣袤無垠的宇宙中，我們是否真的孑然一身？以下是幾塊有望解答這一終極問題的火星岩石。

河口三角洲沉積扇（樣本12-13）

耶澤羅隕石坑之所以被選為毅力號的登陸地點，部分原因是這裡可能曾是三十多億年前的古代河流三角洲。那時河水流入一個湖泊，在湖泊的入口處堆積出扇形的沉積層。美國航太總署的毅力號從2022年起，便開始探索沉積扇的上層區域。

「我們對沉積扇前端非常期待，因為我們正在尋找古老湖底的泥濘沉積，」共同計畫主持人、普渡大學的行星科學家布里奧尼．霍根（Briony Horgan）解釋說：「你知道，就是那種所有有機黏稠物和雜質會隨水漂流、最後沉在湖底的地方。」

起初，樣本看起來偏沙質而非泥質。但進一步分析後，科學家發現樣本中確實存在「泥質地層」。「我們一開始不太能理解，因為這些泥層實際上被一層鹽質砂岩板覆蓋著，」霍根說：「但當我們鑽探後，底下出現了這種暗色泥層。」

在地球上，這種殘留、乾裂的湖底泥層，是保存有機物與古代微生物化石的理想之處。「想像一下你曾踩進湖底最濃稠、黏糊糊的爛泥，那裡頭可能藏著各種生命的痕跡，」她若有所思地說：「我們這次採集的樣本，基本上就是這種東西。」但這些火星泥層是否真的含有化石，仍是個未知數。

隕石坑底岩石（樣本3）

毅力號最早從隕石坑底部採集的樣本，對於釐清耶澤羅隕石坑以及整個火星是如何、又是在何時演化成今日的樣貌，扮演著關鍵角色。

「我們在隕石坑底部採集的樣本，對於火星的定年研究來說非常重要。」瑞典RISE研究機構（RISE Research Institutes of Sweden）的天文生物學家珊卓拉．席爾斯特倫（Sandra Siljeström）表示，她同時也是毅力號科學團隊的一員。「因為如果火星上曾經有生命存在，一個關鍵問題就是：那片河流三角洲曾在什麼時期活躍？又持續了多久？目前我們對耶澤羅隕石坑的地質年代估計，誤差高達5億年，這非常不準確，而這正是因為我們缺乏確定來源的可定年岩石樣本。」在這類研究中，樣本的「脈絡」極為關鍵──清楚掌握樣本的來源與採集時間，能讓它們的科學價值變得彌足珍貴。

瓦德瓦指出，因為這些隕石坑底部的樣本來自火山熔岩流冷卻所形成的火成岩，它們可以幫助科學家了解火星內部的化學成分。這可能進一步揭示火星為何會失去磁場，成為一顆荒蕪的星球。

「浴缸痕圈」碳酸鹽樣本（樣本 23）

根據衛星影像顯示，耶澤羅隕石坑的邊緣似乎有碳酸鹽類礦物的沉積。霍根表示：「從軌道上看起來，那些沉積物幾乎就像是一圈浴缸水痕（bathtub ring）。」

科學家仍在努力釐清這圈碳酸鹽沉積究竟代表什麼──其中一種假說認為，它可能是遠古海灘的遺跡。儘管我們很難想像火星上曾有湛藍湖水輕柔拍打潔白沙灘的景象，但在地球上，這類碳酸鹽物質通常是在淡水湖泊或鹼性湖的淺水區形成的。

雖然火星表面大多缺乏碳酸鹽礦物，但在耶澤羅古代河流三角洲中，這些礦物卻非常豐富。這片區域被稱作「邊緣碳酸鹽單元」（margin carbonate unit），是毅力號任務中最令人期待的採樣地點之一。探測車在這裡鑽取了三個岩芯樣本，其中兩個是沉積岩，另一個則是由二氧化矽膠結而成的碳酸鹽岩。

霍根解釋：「這些樣本不僅與生命有關，同時也是研究火星過去氣候與環境的絕佳指標。」瓦德瓦補充說，這些沉積岩樣本可能是由河流或湖泊中的沉積物所形成。「它們能讓我們一窺古代火星曾擁有的多樣環境。」

「切亞瓦瀑布」樣本（樣本 25）

如果你曾聽說過某個火星岩石樣本，那很可能就是「切亞瓦瀑布」（Cheyava Falls）樣本。2024年7月，毅力號在耶澤羅隕石坑中取得了一塊曾經遭受流水沖刷的岩石。從探測車相機拍攝的影像中，可以看到類似豹紋斑點的圖案──這些化學變化的痕跡，在地球上可能是微生物賴以獲得能量的來源。這塊岩石同時還含有有機分子的明確證據，而這些分子正是構成生命的基本單位。

席爾斯特倫表示：「這是一種非常細緻的岩石，而這類岩石通常特別容易捕捉並保存生物特徵。」所謂「生物特徵」（biosignature），是指岩石中可能顯示生命存在的形態或化學資訊。

然而，這並不代表毅力號已經在火星上發現了古代生命的證據。要證實這點，我們仍必須將這些樣本帶回地球，進行更深入的研究。

在毅力號2024年7月採集的「切亞瓦瀑布樣本」中，可以看到類似豹紋的斑點（影像中央）以及橄欖石成分。Photograph by NASA, JPL-Caltech

隕石坑邊緣與未來樣本

2021年2月，毅力號降落在隕石坑底部，從那時候開始，它便一路穿越河流的三角洲沖積扇，並沿著隕石坑內壁向上攀登。到了2024年12月，毅力號終於完成了垂直高度達500公尺的艱難爬升，抵達隕石坑頂部。2025年1月，它在隕石坑邊緣採集了第一個樣本，也就是名為「銀山」（ Silver Mountain）樣本的岩石。

這表示此一樣本可能比隕石坑內部的樣本更古老──可以說，它是毅力號目前為止所採集到最古老的一塊岩石。席爾斯特倫解釋說：「這點很重要，因為我們相信愈早期的火星，愈適合生物居住。而地層愈年輕，所能保留的水分就愈少。」

截至目前，毅力號已在機身內部保存了21根樣本管，其中包含兩根協助科學家過濾可能來自地球汙染物的「監測管」（witness tube）。毅力號仍有八根樣本管與兩根監測管可供使用。

不過，要確認這些岩石中是否真的含有遠古時代的遺跡、甚至是微生物化石，科學家仍需要將這些樣本帶回地球，在實驗室中進行深入的研究。

瓦德瓦表示：「透過地面實驗室所進行的分析，我們可以獲得許多太空船遠端偵測所無法提供的資訊。」無論是更高解析度的成像、放射性同位素定年法，還是親手拿起岩石、判斷它是沉積岩還是火成岩，許多分析手段都是火星上的探測車無法執行的。

美國航太總署目前仍在規劃樣本回收任務的實際細節，最快要到2030年代中期，科學家才有可能親手分析這些來自火星的寶貴岩石。不過，就如同當年阿波羅任務帶回的月球岩石一樣，這批火星樣本的科學價值將無可估量。

霍根總結道：「一旦把這些樣本帶回地球，它們將成為後代科學研究的寶庫，可以用上好幾十年，甚至是更久。我們至今仍在從阿波羅任務的樣本中學到新東西──距離當時已經快60年了。我們真正的希望，是能把這些火星樣本帶回來，作為未來世代不斷探索火星的基石。」

延伸閱讀：全球最大太空望遠鏡意外獲得新角色：小行星獵人 / 阿波羅任務月岩揭開月球稀薄大氣之謎！