寻找外星生命或其痕迹目前是火星探索的首要任务（Hou et al., 2025）。这不仅有助于解答生命起源这一重要的科学问题，还能为我们了解火星早期的宜居环境提供重要线索。在这些努力中，探测有机物质具有至关重要的意义。
火星表面广泛存在与水相关的地形和水合矿物，这为火星早期，尤其是在诺亚纪时期，存在温暖潮湿的环境提供了有力证据（Carr and Head, 2010; Fassett and Head, 2008; McKay and Stoker, 1989）。这样的环境通常被认为有利于生物生存。鉴于地球上最早的生物形式也是在类似的时间段出现的（McKay and Stoker, 1989），火星上也可能出现过生命。多项火星任务已经探测到了有机物质，其中比较著名的有“好奇号”探测器在盖尔陨石坑发现的噻吩（Eigenbrode et al., 2018），以及“毅力号”探测器在杰泽罗陨石坑发现的多种芳香族有机化合物（Sharma et al., 2023）。此外，在火星陨石中也发现了氨基酸（如ALH84001、Nakhla）（Bada et al., 1998; Glavin et al., 1999），不过这些有机物质的生物起源仍不确定。
由于火星大气层稀薄且磁场几乎不存在，火星表面全年都遭受强烈的辐射照射，这种辐射环境被称为火星辐射环境（MRE）（Acu?a et al., 1998; Hassler et al., 2014）。这种恶劣的辐射环境直接或间接地影响着有机物质的保存（Fox et al., 2019; Gerakines and Hudson, 2015; Pavlov et al., 2012）。除了辐射之外，火星大气层和/或火星土壤中还存在着高氯酸盐等氧化剂（Encrenaz et al., 2012; Hecht et al., 2009），再加上各种物理化学过程和反应——包括撞击磨损（Hurowitz et al., 2007）、风蚀（Bak et al., 2017）以及火星沙尘释放（Melnik and Parrot, 1998; Renno and Kok, 2008）——进一步影响了有机物质的保存和转化。因此，早期或原始的有机物质类型可能与目前在火星上发现和保存的有机物质有所不同，这就大大增加了在火星上识别和追踪有机物质的难度。
近几十年来，人们利用地球上的有机化合物作为模型，研究其在火星辐射环境中的演化情况，其中一些有机化合物也在火星表面被检测到（Poch et al., 2014; Poch et al., 2013; Stalport et al., 2009）。例如，Poch等人（2014）使用火星有机分子辐照与演化实验装置，研究了菊烯、腺嘌呤、尿素、蜜三酸三酐和甘氨酸在火星辐射环境中的演化情况，发现这些化合物表现出不同的演化行为。在后续研究中，他们报告称，当大分子有机物质暴露在高能质子（200?MeV）作用下时，会通过放射分解生成有机酸（作为亚稳态产物）（Fox et al., 2019）。
然而，由于不同实验室模拟的类似火星辐射环境存在差异，加之相关研究的知识不断更新（Fox et al., 2019; Poch et al., 2013），我们对火星辐射环境中有机物质演化的理解仍然不完整。虽然学者们已经整理了火星着陆器/探测器所探测到的火星有机物质（Ansari, 2023），回顾了火星陨石中发现的有机化合物（Steele et al., 2016），并探讨了影响火星有机物质演化的因素——主要是表面氧化剂和其他氧化过程（Ansari, 2023; Lasne et al., 2016; Mahaffy, 2008），但目前仍缺乏专门针对火星辐射环境中有机物质演化的综述。本文对火星辐射环境中有机物质演化的关键方面进行了全面综述，包括在火星陨石以及火星任务中探测到的有机物质、火星有机物质的可能起源、火星表面的主要辐射类型及其与有机物质的反应机制、影响辐射与有机物质相互作用的因素，以及用于模拟火星辐射环境和分析辐射对火星有机物质影响的新技术。此外，本文还提出了未来研究的一些有前景的方向，比如在辐射较弱或不存在的火星地下探测有机物质以寻找潜在的生物标志物；建立类似火星条件下的有机物质转化路径数据库，并结合人工智能进行分析；以及寻找和培育能够承受火星辐射环境的生物，为火星改造计划服务。
