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探索火星生命之路任重道远,这 3 个奥秘值得关注

神译局 · 2020-08-03
早期火星适合居住吗?为什么现在不那么宜居了?现在还可能存在生命吗?

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编者按:虽然新型冠状病毒疫情打乱了全球社会的秩序,但多个国家的火星探测之路仍然在按既定路线向前推进。上个月,阿联酋、中国和美国相继将火星探测器送上了太空,目前都正在飞往火星的途中。人类探索宇宙的脚步永不止步,对于与地球同属于太阳系的火星而言,它又有哪些奥秘值得我们关注?这篇翻译自《纽约时报》的文章,原标题是3 Great Mysteries About Life on Mars,作者Becky Ferreira在文章中分享了探索火星生命之路的3个奥秘。

图片来源:Miguel Porlan

在太阳系八大行星之中,除地球之外,火星是人类探索次数最多的星球。通过现有探测器的探索,我们发现,火星是一个过于干燥、寒冷并且高辐射的世界,根本不可能出现科幻小说里的那些诡计多端的类人动物或长有触角的入侵者。

不过,我们的火星之旅,也同时为我们打开了一扇窗,让我们有机会了解这颗红色星球许久之前的历史。而那个时候,也许火星上还存在有利于生命的条件。

当地时间7月30日,美国国家航空航天局(NASA)在佛罗里达州发射了“毅力号(Perseverance)”火星探测器,并预计于七个月过后落在火星表面。与之前发射的“好奇号(Curiosity)”火星探测器一样,“毅力号”也将在古老火星湖床的遗迹中着陆。

“毅力号”在火星探测的发现,以及中国和阿联酋最近发射的火星探测器所获得的发现,都可以帮助我们地球人进一步了解大约40亿年前的年轻火星到底是什么样子的,以及火星表面曾经是否存在过生命迹象。

早期火星的宜居性有多大?

这是一副宁静的画面:一条河流流入了一个广阔的火山口盆地湖泊。波浪拍打着湖滨线,沉积物堆积成三角洲,堆积的粘土形成了湖床。

这些都是可能维持生命的水生环境,是火星上曾经出现的熟悉景象。

“毅力号”火星探测项目科学家、加州理工学院(California Institute of Technology)地球化学家肯·法利(Ken Farley)称,“这些湖泊和河流的证据,是不容置疑的。”

虽然火星曾经是一颗湿润星球,但对于其早已消失的水体起源、范围和寿命问题,却仍然存在较大的争议。

例如,早期的火星可能被活火山爆发所产生的熔岩喷涌所加热,从而使大气层增厚,并导致火星永久冻土融化。灾难性的小行星撞击,也可能引发了近900英尺(约274米)高的巨型海啸,淹没了火星地表。甚至还有一些尚存争议的证据认为,火星北半球低地曾经还被海洋覆盖过。

“这是一件奇怪、短暂的过渡性事件,还是说真的存在海洋这一说法?”法利称,“我只能说,对于这个问题,目前并没有普遍的共识。外界存在许多观点,我们也真的需要更多的数据来进一步确认。”

其中,一个主要问题涉及火星是否存在液态水。没有人知道在一个星球(包括地球)上需要多长时间才能形成新的生命。但只要稳定的水体持续时间越长,形成生命的机率就越大。

盖尔陨石坑(Gale Crater)是火星上邻近埃律西昂平原(Elysium Planitia)的低地边缘,也是“好奇号”火星探测器的着陆地点。

在穿越盖尔陨石坑这个古老湖床的8年旅程中,“好奇号”漫游车发现了能够证明水曾经至少在火星表明存在有上百万年的沉积物。此外,它还检测到了有机化合物的存在,这也是我们所知的形成生命的关键因素。

“我们从‘好奇号’所了解到的情况表明,火星曾经的确是适宜居住的。”加利福尼亚大学戴维斯分校(University of California, Davis)行星地质学家、“好奇号”火星探测项目科学家道恩·萨姆纳(Dawn Sumner)表示。

图片来源:Miguel Porlan

当然,“宜居性”并不一定就意味着“有‘人’居住”。火星表面暴露于具有破坏性的太阳辐射和宇宙辐射之下,这可能会降低复杂的多细胞生命形成的机率。

“如果火星曾经的确有生命存在的迹象,那肯定存在一种进化动力,朝着抗辐射的方向发展。”萨姆纳表示。

在地球上,也存在一些耐辐射的极端微生物,它们通常也能快速地修复DNA。因此,也不难想象,火星上也有可能存在耐辐射的微生物。另外,如果地表条件变得特别恶劣,它们甚至可能“撤退”到了地表之下。

“从利用DNA这场革命中,我们获取的关于生命最重要的认识,就是它几乎无处不在。”法利说,“这是非常神奇的。它可以填补每一个能去到的角落,并且可以在相对较短的时间内实现这一点。”

为什么火星变得不那么宜居了?

火星上过去的绿洲,如今已成为遥远的过去。如今的火星,只是一具干枯的躯壳。相比之下,地球在其生命的大部分时间里,都适合微生物居住和生长,并且在数亿万年中一直保持着生物多样性。同样是太阳系八大行星的火星和地球,为什么会出现如此不同的结果呢?

在地球和火星形成之初,它们各自都被包裹在“两张保护毯”之下:相对较厚的大气层以及强大的磁场。地球磁层能够稳定住包围在其外的大气层,从而对地球起到很好的保护作用,但火星就没有这么“幸运”了。

早在数十亿年前,火星就神奇般地失去了磁性。由于没有磁鞘来保护它免受太阳风的影响,随着时间的推移,火星大气层也就逐渐地消失了。

图片来源:Miguel Porlan

这些变化导致火星在过去数十亿年中都保持相对死寂的状态,而地球则在通过构造活动、大气层变化和生命创造力来不断地重塑自己。

对地球人来说,这是个好消息,因为我们需要这些过程来生存。然而,火星在过去数十亿年中的死寂,也让我们更容易重现其早期历史。

“在地球上的生命如此独特美妙,以至于我们很难追溯其起源。”萨姆纳称,“在地球上,处处都几乎覆盖了现代生命中的有机物。”

“火星真正酷炫并且令人兴奋的事情之一是,由于它不存在板块构造,所以其表面大部分地区都有这些超级古老的岩石。”萨姆纳补充说,“从这些地方,我们可以更好地去尝试了解这个早期的星球到底是什么样子的。”

如今的火星存在生命吗?

火星漫游车已经探索发现了关于这颗“红色星球”的大量认知,但就目前所掌握的情况而言,现在并没有发现这个星球上存在生命的迹象。

生命,或者至少是我们在地球上所认知的生命,在火星表面似乎根本不可能存在。

“如果火星现在存在任何形式的生命,那它至少需要有液态水的存在,”萨纳姆说,“但火星表面现在非常干燥,而且是难以置信的那种干燥。如果火星现存有生命,那它可能在深层地下。”

也有证据表明,火星地下水层中存在液态水。因此,那里可能潜藏着缺少阳光的生态系统。如果这些地方的确存在,那我们的探测器和漫游车可能就无法直接到达了。

法利称,在火星现有极其稀薄的大气层中,发现了甲烷和其他气体,这算是“比较诱人的潜在特征”,同时也进一步支持了他对“地下火星生物”的推测。

地球上许多微生物都会产生甲烷。因此,检测到的气体气味,有可能可以追溯到地下深处的某种外星生命形式。

配备了甲烷敏感光谱仪的“好奇号”漫游车,在火星表面超乎寻常地检测到大量这种气体,这也让目前本来就无法解释的谜团更加扑朔迷离。

遗憾的是,环绕这颗红色星球运行的卫星,目前还无法为这些发现提供进一步支持。目前已经在火星上的漫游车也暂时无法解开这个谜团。

甲烷也可以通过一系列与生命无关的自然过程形成。包括萨姆纳在内的专家都认为,在火星上存在这种气体“并不奇怪”,因为它很有可能是地质作用的结果。

无论是古化石还是在地下水层中,在火星上发现生命都将是人类历史上最重大的突破之一。我们地球人也终于能够找到其他星球存在生命的例子,哪怕它可能只存在于繁荣的过去,这也能至少说明,宇宙中存在生命的地方,不止一个星球。

不过,哪怕我们永远都找不到火星生命的存在,“我们仍然可以探索火星,去发现并回答一些关于地球生命的问题。”萨姆纳说。

当地球最初孕育生命的时候,火星可能是那个时代怪异而令人恐惧的一颗时间胶囊。它曾经的发展与变化,可能对我们地球的发展方向也具有重要的参考意义。

译者:俊一

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