结核或结核状构造是地球和火星外表常见的地量构造，地球上结核的构成常陪伴着生命过程，因而它们是天体生物学的重要研究对象。火星的盖尔陨石坑、奋进陨石坑和子午线高原等多个区域相继发现告终核状构造，此中盖尔陨石坑的结核被认为构成于火星从潮湿到干旱天气前提下、中性-碱性的成岩卤水情况，那些结核能否保留火星早期生命信号还有待进一步研究。
柴达木盆地位于我国西北部，属于高原型盆地，天气非常干旱，外表径流大部门蒸发消逝，河湖相堆积间接表露于地表。在柴达木盆地西北部阿尔金山山麓地带的盐湖相堆积中，出露了大量碳酸盐结核（图1），那些结核可能构成于天气逐渐干旱下、pH呈中性-碱性的成岩卤水中，其构成情况和化学构成与火星盖尔陨石坑中的结核具有必然的类似性，因而能够与盖尔陨石坑结核停止类比研究。
图1 柴达木盆地碳酸盐结核出露区域的地量布景。（a）柴达木盆地的天文位置；（b）结核样品的采样地点及地量布景；（c-e）结核样品的野外照片
近日，中国科学院地量与地球物理研究所地球与行星物理院重点尝试室地球与行星磁场及宜居性学科组的陈妍博士后与合做导师林巍研究员等，结合中科院深海科学与工程研究所屈原皋研究员团队，操纵X射线荧光光谱和傅里叶转换红外光谱（FTIR）对柴达木盆地的典型结核样品停止了系统阐发。X射线荧光光谱研究发现，结核的核部几乎不含元素Mn，而外部圈层具有较高的Mn含量（图2）。结核外部圈层的Mn散布具有明显的环带构造，此中松散环带的Mn含量较致密环带的要高。样品中Si和Al等元素的散布没有表示出明显的环带构造。
图2 柴达木盆地典型碳酸盐结核样品中Mn、Si和Al的元素散布。红点为微钻取样的位置，钻取的样品用做后续傅里叶转换红外光谱阐发
傅里叶转换红外光谱研究表白，那些结核样品保留了脂肪族和芳香族等有机分子（图3）。因为结核没有履历较高的变量革新感化，那些有机分子很可能来自成岩流体中的生源有机物。
图3 柴达木盆地碳酸盐结核样品及其外表风化壳的傅里叶转换红外吸收光谱。（a）400-4000cm-1的光谱范畴；（b）2820-3000cm-1的光谱范畴。此中～2850、～2925、～2870和～2960cm-1吸收峰代表了脂肪族构造C-H键差别的振动形式
进一步对样品的傅里叶转换红外光谱停止阐发，发现结核的碳链分收指数（R3/2，反映-CH3与-CH2的相比照例）介于0.42-0.77范畴，此中环带构造中松散环带的R3/2比致密环带的R3/2要低。碳链分收指数能够在必然水平上区分差别生物前体的膜脂特征，因而柴达木盆地碳酸盐结核R3/2值指示了那些样品构成时的成岩流体可能履历了差别品种的微生物群落共存。松散高Mn环带指示了盐度较高的成岩卤水，而致密低Mn环带则代表了盐度较低的成岩卤水。松散高Mn环带具有较低的R3/2值，表白盐度较高的孔隙水次要含有古菌和细菌并可能有实核生物，而致密低Mn环带较高的R3/2值指示了盐度较低的孔隙水中可能含有细菌和更多的古菌。那些成果表白微生物群落构造跟着结核构成时成岩流体盐度的变革而发作改动，盐度较低的孔隙水可能含有更高比例的古菌群落（图4）。
图4 柴达木盆地结核样品中碳量生物信号以及成岩流体中微生物群落变革的示企图。（a）结核松散高Mn环带R3/2值较低，指示了盐度较高的孔隙水含有古菌和细菌并可能有实核生物；（b）结核致密低Mn环带R3/2值较高，指示了盐度较低的孔隙水中可能含有细菌和更多的古菌
基于比力行星学的科学思绪，上述研究表白火星盖尔陨石坑中的结核构造可能具有重要的天体生物学意义，若是早期火星曾经孕育过生命，那么那些结核具有在极端干旱和强烈辐照的情况中保留碳量生命信号的潜力。傅里叶转换红外光谱对诸多有机信号敏感，在差别空间标准能够快速评估岩石和土壤样品中有机量的含量、散布和化学构成等，因而能够做为火星生命信号探测和返回样品研究的重要手艺手段。
研究功效颁发于天体生物学范畴的国际期刊Astrobiology，并被选为当期的封面文章（陈妍，孙宇，刘立，申建勋，屈原皋，潘永信，林巍*. Biosignatures PReserved in Carbonate Nodules from the Western Qaidam Basin, NW China: Implications for Life Detection on Mars [J]. Astrobiology, 2023, 23(2): 172-182. DOI: 10.1089/ast.2021.0196）。研究受国度天然科学基金委、中国科学院、中国科学院地量与地球物理研究所、中国科学院青年立异促进会等配合帮助。
功效被选为Astrobiology当期封面文章
美编：傅士旭（华东师大）
校对：万鹏（地量地球所）
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