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火星与生命

《科学世界》  发表于 2018年05月28日

38亿年前,火星是否存在过生命?

现在的火星是一个干燥而寒冷的荒凉世界,平均气温大约为-50℃。但是,38亿年前的火星却是另外一副景象:浩瀚的海洋一望无际,火山活动频繁,大气中的二氧化碳浓度较高,强烈的温室效应使得气候温暖而潮湿,拥有与我们现在的地球十分相似的环境。当时地球上诞生了最原始的生命。

地球上最初的生命是怎样诞生的?这个问题困扰了人类几千年,直至今天仍是众说纷纭,没有定论。不过,大多数科学家都认为,海洋的存在对生命起源意义重大。既然火星曾像地球那样拥有广阔的海洋,那么完全有可能存在过生命。因此,NASA的许多科学家认为,火星是地球之外最有可能存在(或者曾经存在过)生命的星球。

 

进化到高等生物的历程极其困难?

地球上的生命自诞生之后的30多亿年的时间里,是在海洋中生存和演化的。由于火星比地球小,而且离太阳较远,所以很早就变得非常寒冷,火山活动也不再活跃,大量的水被冻成冰储藏在地表下。科学家推测,火星上的海洋只存在了几亿年到10亿年。也有一部分学者认为:假定火星生命与地球生命的进化速度相同,就算火星上曾经诞生过生命,区区10亿年也许还来不及进化出能在海洋中进行光合作用的生物。

 

或许火星上现在就存在生命

“如果火星上曾诞生过生命,那么现在一定也存在生命”,持这种观点的科学家不在少数。的确,现在的火星环境对生物来说过于残酷了—气候干燥而寒冷,气压非常低(只有地球表面大气压的0.6%)。但是,在地球上生存环境极其恶劣的地区,例如沙漠、深海以及寒冷的南极冰层中都有微生物生存,甚至有些生物在真空中也能存活。所以,或许火星上也存在着生命。

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38亿年前的火星想象图

现在,火星的地表遍布红色沙砾,地下埋藏着大量的水冰。但是,在38亿年前,由于火山活动的影响,火星上的气候非常温暖,而且覆盖着一望无际的浩瀚海洋。也许,在火星的海洋中也曾像地球那样孕育出了生命。

 

发现了水还在流动的证据

水是生命之源,但凡有水的地方,就有可能孕育出生命。NASA的许多科学家都认为,假如火星上曾经孕育出了生命,那么它一定是在有水的地方不断进化而来的。1971年,水手9号探测卫星在火星上发现了可能因水流侵蚀而形成的地形。此后,NASA的火星探测计划一直在努力寻找水存在的证据。

 

相继发现了火星上存在水的证据

2004年,NASA宣布“发现了远古时期火星上曾经存在海洋的证据”。机遇号也曾发现了因水流而形成的沉积痕迹(条纹状)以及海水蒸发时所形成的物质等。

2006年,火星全球探勘者号(Mars Global Surveyor, MGS)探测卫星首次发现了液态水在火星表面极其缓慢流动的证据。此外,它还在沟状地形上发现了好像是水流状的白色条纹。科学家认为那些峡谷地形也是因为流水侵蚀而形成的。但是,由于火星上非常寒冷,气压又很低,液态水很难在这样的环境中稳定存在,所以,这些痕迹是否真的是“水流所致的”,仍是一个待解之谜。值得一提的是,2006年正式开始科学观测作业的火星勘测轨道器(Mars Reconnaissance Orbiter, MRO)搭载了分辨率高达30厘米的成像设备,可以拍摄火星的详细地形。它传回的图像数据显示,火星上曾经有海洋存在,而且曾经发过洪水。

在火星上找到现在依然有水流动的证据,并且探明现在是否有生命存在,是许多科学家多年来的期盼。

 

现在还有生命活动的重要产物—甲烷生成?

和水一样,甲烷也是支持生命存在的重要物质。2004年,欧洲空间局(ESA)宣布,火星快车号(Mars Express)探测卫星“在火星的大气层中检测出了甲烷气体”,这一发现引起了全世界的极大关注。2009年,NASA的研究小组也宣布,从位于夏威夷群岛的红外线望远镜IRTF及凯克天文台的10米望远镜的观测结果中,“获得了火星上存在甲烷的证据”。甲烷在火星的大气中非常容易分解。既然在火星大气层中发现了甲烷,那就说明火星上一定存在着生成甲烷的渠道或源头。

 

存在甲烷,则意味着可能存在生命

地球大气中所含甲烷的90%都是由生命活动产生的。NASA的研究小组认为,火星上的甲烷来源有3个,或是由生命活动释放,或是由岩石中的化学变化,也有可能是从过去的火山运动中产生的。

泥火山是火星上最有可能喷出甲烷的地方之一。地球上的泥火山喷发时,在地表下生成的甲烷气体沿着裂隙上涌的途中,往往与地下水和泥浆混合,同时喷出地面。探测发现,火星上存在着数以万计的泥火山。

甲烷对生命的产生和存在至关重要,这是因为甲烷是微生物“爱吃”的食物。在地球泥火山中,有甲烷氧化菌等许多微生物生存着,它们以甲烷作为能量来源进行代谢。说不定火星的泥火山也会喷出甲烷,而且其中还生存着微生物呢。

 

(本文发表于《科学世界》2013年第7期)


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