【#火星#早期生命演化环境研究获进展，有望助力#天问三号#任务】
近日，中外学者在类地行星早期氧化还原环境演化方面取得了突破性进展。研究通过理论计算与实验模拟发现，早期地球和火星上广泛存在的含二价锰离子Mn(II)碳酸盐矿物，在无氧、紫外辐射（200-400nm波段）的表面环境条件下，可以快速发生光化学氧化，产生高价锰氧化物并释放氢气。
这一发现挑战了将局部锰氧化物及其相关的氧化性风化信号当作“氧压计”或产氧光合作用生物标志物的传统认识，为理解早期地球岩石圈和生物圈共同演化奥秘以及判别火星生物标志物提供关键证据。
相关成果于5月12日以《火星和早期地球表面无氧条件下含锰碳酸盐的光氧化》（Anoxic photo-oxidation of Mn(II)-bearing carbonates on Mars and early Earth）为题，正式在线发表在国际权威期刊《美国国家科学院院刊》（PNAS）上。
研究结果对解读早期地球与火星的表面环境演化具有多重意义：
一、 挑战锰氧化物作为“氧压计”或产氧光合作用生物标志物的唯一性
在缺乏臭氧层保护的太古宙地球及早期火星表面，200-400nm波段的紫外光可有效穿透大气并到达地表。本研究表明，即使碳酸盐中锰含量极低，在完全无氧条件下，仍可通过紫外光驱动发生光化学氧化，生成Mn(III)/Mn(IV)氧化物。因此，沉积记录或火星地层中少量锰氧化物的检出，并不必然指示大气或水体中存在自由氧，亦不能直接归因于产氧光合作用。
二、为早期生命提供潜在代谢支持
含锰碳酸盐光化学氧化生成的Mn(III)/Mn(IV)氧化物具有较高的氧化还原电位，可作为有效电子受体。由昼夜周期光驱动的锰氧化还原循环，可长期维持局部化学能梯度，为早期微生物代谢提供潜在的能量支撑。
三、指导未来火星生命信号探测与数据解读
考虑到火星自诺亚纪以来长期接受较强的紫外辐射且缺乏臭氧层，光化学氧化含锰碳酸盐可能是区域性或全球性锰氧化物的主要成因之一。未来中国天问三号或NASA火星采样返回任务在分析返回样品中的锰氧化物时，需综合晶体结构、锰价态分布及微生物成因等特征，以区分光化学产物与可能的生物成因信号。
论文链接 http://t.cn/AX6COIyQ