地外生命信号探测一直是国际深空探测的主旋律，也是我国火星探测的重要科学目标之一。众所周知，火星的地质环境演变与地球有很大差异，早期火星表面可能存在大量液态水并较为宜居，发育了众多古老的河湖相沉积。随后，火星环境开始恶化，逐渐演化为现今干冷、强氧化和强辐射的极端表面环境。因此，探究火星早期河湖相沉积在现代风化环境下保存生命信号的潜力以及火壤深部是否可能存在生命迹象等科学问题，对于火星生命信号探测与研究具有重要意义。 

　　有机质是地外生命探测中最常用的信号指标之一。沉积有机质在火星表面的保存受到辐射强度、有机质降解速率、河湖相沉积剥蚀速率等因素的影响，但目前对沉积有机质在现代火星风化环境中的降解程度还认识较弱。此外，火壤深部相较于火星表面环境更易于保存生命信号，但目前对火壤深部的有机质研究较少，其赋存规律尚不清楚。 

　　我国西北部的柴达木盆地发育了众多类火星地貌，由于其高海拔、高辐射和极端干旱等环境特征，被认为可以类比火星早期环境。近期，我所地球与行星物理院重点实验室地球与行星磁场及宜居性学科组的陈妍博士后与合作导师林巍研究员等，在柴达木盆地的冲沟、河道、冲积扇、盐滩、雅丹和山丘等典型类火星地貌采集了多个河湖相沉积物和土壤等样品，系统研究了其中的有机碳含量、含水量、pH值和矿物组成及其分布规律（图1）。 

图1 柴达木盆地采样点分布。（a）柴达木盆地的地理位置，（b）本研究采样点的分布图，（c）柴达木盆地西北部芒崖地区放大图

　　研究发现，柴达木盆地的有机碳含量主要跟沉积物含水量和冲积扇地貌有关。在极端干旱的西北部，有机碳含量主要跟沉积物来源（河湖相沉积或土壤）有关；在干旱的东南部，有机碳的富集主要跟冲积扇地貌相关（图2）。极端干旱区河湖相沉积的有机碳含量高于土壤的有机碳含量，说明经河流搬运、沉积、成岩而形成的有机碳在类火星风化环境中能够较好地保存下来。同时，河流下游的有机碳含量高于河流上游区域，说明高辐射等极端条件对有机碳的改造并不显著，这可能是由于有机碳的降解速率相对其暴露时间尺度较慢而导致。在干旱区，有机碳更易富集在冲积扇的土壤中，表明相对于其他地貌，冲积扇可能更有利于生物的生存。 

图2 柴达木盆地样品理化性质的相关系数矩阵。（a）柴达木盆地西北部和东南部样品理化性质的相关系数矩阵，（b）柴达木盆地西北部样品理化性质的相关系数矩阵。颜色条表示两个参数之间相关系数的范围；符号**表示显著性水平≤0.01，***表示显著性水平≤0.001；Origin：沉积物来源，SMC：含水量，SOC：有机碳含量

　　上述研究表明，火星冲积扇和古湖泊等地貌可作为未来火星生命探测的重点关注区域。火星河湖相沉积的有机碳含量约为200-300 ppm，接近柴达木盆地河湖相沉积的有机碳含量，火星有机碳可能来源于陨石、地质过程、化学过程或生物过程等。由于火壤深部不太支持非生物成因有机碳的富集，因此未来如果在火星冲积扇深部检测到有机碳富集，可能可以指示火星生命的存在。该研究为未来火星生命探测区域的遴选提供了参考。 

　　研究成果近期发表于国际学术期刊Journal of Geophysical Research: Planets（陈妍，申建勋，刘立，孙宇，潘永信，林巍^*. Preservation of Organic Matter in Aqueous Deposits and Soils Across the Mars-Analog Qaidam Basin, NW China: Implications for Biosignature Detection on Mars [J]. Journal of Geophysical Research: Planets, 2022, 127: e2022JE007418. DOI: 10.1029/2022JE007418）。研究受国家自然科学基金委、中国科学院、中国科学院地质与地球物理研究所、中国科学院青年创新促进会等共同资助。