在火星上寻找生命会变得很奇怪

导读 亚利桑那州梅萨——自从太空时代开始以来,美国宇航局和其他机构已经花费了数十亿美元来侦察火星——用飞船飞行、拍照的轨道器和着陆器俯冲到火星表面来攻击它。许多科学家说,这颗红

亚利桑那州梅萨——自从太空时代开始以来,美国宇航局和其他机构已经花费了数十亿美元来侦察火星——用飞船飞行、拍照的轨道器和着陆器俯冲到火星表面来攻击它。许多科学家说,这颗红色星球很有可能成为外星生命的居所——足够维持几十年的价值,让非常昂贵的机器人着陆,用雷达轰击它,用激光轰击它,穿过它的地形,铲起它的尘土。然而,尽管困难重重(以及研究人员希望有一个分水岭式的发现),火星仍然是一个扑克脸的世界,牢牢地握着自己的牌。没有令人信服的生命迹象出现。但天体生物学家仍在继续努力寻找真相。

随着搜寻工作变得越来越激烈(有些人会说更加绝望),科学家们正在考虑越来越多的可能解释,为什么火星生物没有出现。例如,是否可能存在一种“掩盖”,即严酷的火星环境以某种方式抹杀了所有生物信号——所有过去或现在生命的信号?也许那里的生命是如此的陌生,它的生物特征隐藏在我们的视线中,我们根本无法辨认。

当然,在火星上寻找生命的复杂探索可能有一个简单的解决方案:它不存在,也从来没有存在过。但是,正如今年4月在这里举行的天体生物学科学会议的记录所表明的那样,寻找生命的科学家们还没有放弃。相反,他们正变得更有创造性,提出新的战略和技术,以塑造下一代的火星探索。

一个沉睡的生物圈?

说到寻找火星人,你不可避免地会提到水,这几乎是一种神奇的液体,维持着地球上所有的生命,在我们星球最深处的过去,水似乎是生物不可或缺的启动剂。亚利桑那州立大学的地质学家杰克·法默(Jack Farmer)说:“一切都始于‘顺着水走’;不一定是‘顺着生命’……而是‘顺着生命系统的基本要求之一’。”他说:“过去有很多迹象表明火星上有水,也许地表下也有水。”“但是水的质量怎么样呢?”它真的是咸的——对生命来说太咸了吗?”

法默指出,如果没有液态水,人们会天真地认为生物体不能正常工作。现实可能更复杂:在地球上,一些有弹性的生物,如缓步动物,在失去水分的情况下,可以进入深度的、几乎无限期的冬眠状态,保存它们干燥的组织,但既不生长也不繁殖。法默说,火星上的微生物有可能大部分时间都是惰性的孢子,“等待好事发生”,只有在适当且非常罕见的条件下才会突然出现生命。地球上某些种类的“极端微生物”——生活在极端温度、压力、盐度等环境中的微生物——表现出类似的行为。

法默说,目前还没有就探测火星上生命的最佳方式达成普遍共识。这在很大程度上是由于生物技术的飞速发展,这导致了诸如化学实验室这样的创新缩小到适合计算机芯片。他解释说,这些技术“已经彻底改变了医学领域,现在已经开始进入火星生命探测的概念。”事情发展得如此之快,今天发现火星生物的最佳技术可能在明天成为可笑的过时的死胡同。

但是,不管芯片上的实验室有多复杂,如果不把它送到正确的地方,它是不会产生结果的。法默怀疑,要想找到生命的踪迹,必须在火星上进行深度钻探。他解释说:“我基本上认为我们将不得不进入地下寻找化石记录。”但是,在火星上发现一个清晰、明确的化石生物特征也会发出一个危险的信号。“我们可能会更谨慎地探索火星探索的未来——特别是探索深地下的液态水宜居带——因为那里可能还有生命。因此,我们将非常严肃地对待行星保护问题,”他表示。(“行星保护”是科学家们常用的一个术语,指的是将地球和地球之间的生物污染几率降到最低的预防措施。不要把它想成是在地球上猖獗的暴眼外星人,而是数十亿美元的机器人发现了“火星人”,这些“火星人”被证明只是从我们自己的世界进口的坚强的搭便车旅行者。

火星地下

佩内洛普·波士顿(Penelope Boston)是美国宇航局埃姆斯研究中心(Ames Research Center)天体生物学研究所(Astrobiology Institute)所长,她对在火星上进行深度潜水也有类似的想法。“这是我的偏见,”她说。“考虑到火星目前的状态,表面干燥、辐射和大气稀薄都是极具挑战性的现象,火星上存在生命的最大希望还是在地下。”她说,地下可能也提供了保存过去生命的更好机会——也就是保存化石,即使只是保存单细胞生物。

波士顿认为,在某些情况下,地球的深度可能蕴藏着液态水。但是水到底有多深呢?她说:“我怀疑那是相当远的地方……至于我们如何到达那里,那就完全是另一码事了。”多年来,科学家们估计,地球上可能存在的液体储藏库的平均深度在几十米到几千米之间。最近,人造卫星的观测结果又一次揭示了火星上一些被阳光照射的山坡和陨石坑表面的神秘黑色条纹。一些研究人员说,这些“反复出现的斜坡线”可能是非常接近地表的含水层提供的液态水的卤水。

这种挥之不去的不确定性来自于我们对火星研究的间断性和分散性,并确保了任何关于火星上存在生命的论证都只基于间接的信息,波士顿指出。“每一个单独的证据,就其本身的价值而言,都是薄弱的,”她说。她说:“在我看来,除非我们推动在完全相同的地点进行所有这些测量,否则我们无法得出有力的结论。”我们不这样做是因为这很困难,但这是一件值得向往的事情。”尽管几十年来一直在向火星发射昂贵的硬件,波士顿认为,仍然缺少的是仪器之间的和谐感,使它们能够一起工作,支持对外星生命的搜索。她说:“我认为,要在微观尺度上对生命提出有力的要求,我们必须更进一步。”

在亚利桑那州举行的天体生物学会议上,与会者展示了用于下一代探索的各种高科技设备,从用于研究“火星宏基因组学”的微流控“生命分析仪”和集成核酸提取器,到用于在微观尺度上发现诱人的碳化合物和矿物质的极其灵敏的微型化有机化学实验室。然而,关于这些工具和其他工具如何协同工作来提供火星上生命的可靠探测,这个组合中缺少任何可靠的共识。

天气是什么?

一些科学家认为迫切需要一种新的研究重点。也许找到潜伏在火星角落和缝隙中的火星人的方法是了解火星上那些可能孕育生命的生态位的确切位置,以及它们是如何在几天、几个月、几年的时间里发生变化的,而不是在漫长的地质年代里发生变化的。也就是说,要在今天的火星上找到现存生命的家园,研究人员可能不仅要研究火星的长期气候,还要研究它的日常天气。

“现在我们正在改变方向。一旦你发现一颗行星适合居住,那么下一个问题就是,‘那里有生命吗?——所以这是一场完全不同的球赛,”SETI研究所卡尔·萨根中心主任纳塔莉·卡布罗尔说。她说:“在火星上,你不能用那些一直在寻找火星宜居性的工具来寻找生命。”“我们应该寻找栖息地,而不是宜居环境。你在火星上面对的是我称之为“类固醇”的极端环境,而不是用火星轨道上的望远镜来寻找微生物生命。

卡布罗尔主张,通过在火星表面布满气象站,对火星上的环境变化进行一次前所未有的、强有力的、高分辨率的研究。从由此产生的海量数据中,可能迟早会出现现存生命可能下落的蛛丝马迹。她说:“如今火星上的环境反映了过去的一些事情。”在火星上安装大量的自动化监测站并不需要花费太多。这不仅引起了天体生物学家的兴趣,也引起了人类探索的兴趣。你想知道的第一件事是天气怎么样,”她说,“现在我们还没有准备好这样做,我也不是说寻找现存的生命很容易。我不是说我们现在做的是错的。无论我们把什么放在地上,我们都在学习。但是在火星上是有变化的。上升或下降一米,情况就不同了。在微观层面上的栖息地可以发生在斜坡的尺度上。它可以发生在岩石的尺度上!”

MIGHTWEBE火星人?

德国柏林技术大学的行星科学家Dirk Schulze-Makuch说:“我认为火星为我们提供了在地球之外发现生命的最大机会。”但是,就像波士顿和其他地方一样,他坚持认为,对生命的确认只能来自多个“层次的证据”,这些证据必须彼此一致。“我们真的需要至少四种不同的方法,”他说。“我的观点是,没有灌篮。我们需要几台仪器。你必须建立一个案例,现在我们可以做得更好……除非通过显微镜看到的生物特征正在向我们招手。”他补充说,问题在于过于严格的行星保护规定可能会妨碍获得证明这一点的必要证据。“我们有技术去可能存在生命的地方,”他说。“但我们不能去火星上的某些地方,比如反复出现的斜坡线,或者……在冰下。”这似乎很荒谬。”

事实上,舒尔茨-马库奇推测,对火星来说,行星保护可能是一项注定失败的事业,或者至少是一种误入歧途的努力。甚至有可能火星上的微生物是地球久违的表亲。或者,相反地,火星而不是地球是我们太阳系中真正的生物起源的唯一地点。这两种情况都是可能的,因为如果单细胞生物嵌在喷射出的岩石碎片中,这些碎片可能会以陨石的形式坠落到其他地方,那么它们很可能在震撼世界的撞击和随后的星际航行中幸存下来。数十亿年前,这种规模的撞击冲击了太阳系,有可能在相邻的星球之间引爆生物物质。总之,舒尔茨-马库奇说,“我们成为火星人的可能性更大。”