40億年前的火星想象圖（圖片來(lái)源：ESO）

　　今天的火星引來(lái)了大量行星探測(cè)任務(wù)，而“火星上是否存在生命”又被稱為火星探索的“終極問(wèn)題”。但火星的地位并不是從一開(kāi)始就那么特殊，從平平無(wú)奇到引人注目，和火星有關(guān)的故事接連不斷。甚至有人堅(jiān)稱，我們可能在上世紀(jì)70年代，就已經(jīng)探測(cè)到了火星生命。

　　撰文 | 王昱

　　審校 | 吳非

　　自從人類能用多級(jí)火箭逃出地球引力阱以來(lái)，我們就一直在不斷探索著太陽(yáng)系內(nèi)其他的未知世界。在行星探索的眾多目標(biāo)中，尋找地外生命始終是最引人注目的那一個(gè)。上個(gè)世紀(jì)美蘇冷戰(zhàn)時(shí)，人類對(duì)太空的探索也進(jìn)入了高潮階段，以今天的標(biāo)準(zhǔn)來(lái)看，探測(cè)器幾乎是源源不斷地向各個(gè)星球飛去。不過(guò)行星探測(cè)的成本終究是太高了，逐漸減少的探測(cè)器發(fā)射機(jī)會(huì)仿佛讓人們不得不在星球之間作出抉擇——到底要探測(cè)哪顆星球？

　　對(duì)尋找地外生命而言，最重要的選擇標(biāo)準(zhǔn)是需要目標(biāo)行星處在恒星的宜居帶內(nèi)。宜居帶內(nèi)行星和恒星的距離能讓行星保持合適的溫度，允許液態(tài)水的存在。但天文上的宜居帶劃定其實(shí)并沒(méi)有非常明晰的標(biāo)準(zhǔn)，在某些標(biāo)準(zhǔn)中，火星和金星都處在宜居帶內(nèi)。

　　對(duì)金星的探測(cè)告訴我們，這是一顆擁有熾熱、稠密、酸性、有毒大氣的煉獄星球，甚至探測(cè)器在其中都難以生存。但人類將行星探索的重點(diǎn)完全轉(zhuǎn)向火星，并不完全是因?yàn)榻鹦菒毫拥臈l件，與火星這顆紅色荒涼星球有關(guān)的、令人浮想聯(lián)翩的故事也是重要原因之一。

　　海盜號(hào)

　　雖然大多數(shù)科學(xué)家不認(rèn)可這個(gè)結(jié)論，但是美國(guó)航空航天局（NASA）科學(xué)家吉爾伯特·萊文（Gilbert Levin）卻一直在堅(jiān)持，早在上世紀(jì)70年代中期，人類就已經(jīng)探測(cè)到了火星上生命存在的跡象。

　　這些跡象是由海盜號(hào)（Viking）探測(cè)器發(fā)現(xiàn)的。海盜一號(hào)（Viking 1）和海盜二號(hào)（Viking 2）在1975年發(fā)射，均在次年成功抵達(dá)火星。這兩個(gè)幾乎相同的探測(cè)器在火星上的著陸位置相距6500千米，都裝備著“標(biāo)記釋放”（Labeled Release）實(shí)驗(yàn)設(shè)備。

　　這一實(shí)驗(yàn)是由萊文博士和同事帕特里夏·斯特拉特（Patricia Straat）提出并設(shè)計(jì)的。在他們的實(shí)驗(yàn)中，微生物所需要的食物將被添加到火星土壤樣本中，而食物中的有機(jī)物分子中包含了不穩(wěn)定的碳14原子。如果微生物攝取了這些食物，那么土壤中就會(huì)釋放出由它們生命活動(dòng)產(chǎn)生的放射性二氧化碳，進(jìn)而被探測(cè)器檢測(cè)到。而在對(duì)照組中，火星土壤樣本被加熱到160℃滅菌。如果的確是微生物產(chǎn)生了放射性氣體，那么對(duì)照組經(jīng)過(guò)滅菌的土壤中，就不應(yīng)該有放射性氣體出現(xiàn)。

　　實(shí)驗(yàn)進(jìn)展的很順利，實(shí)驗(yàn)組中檢測(cè)到了放射性二氧化碳，而對(duì)照組中則沒(méi)有，在火星上相距6500千米的兩個(gè)探測(cè)器均檢測(cè)到了這樣的結(jié)果。萊文博士堅(jiān)持這是火星上存在生命的證據(jù)，在兩年前的一篇文章中，萊文博士還寫(xiě)道：“這些數(shù)據(jù)曲線與地球土壤的標(biāo)記釋放試驗(yàn)結(jié)果相似，代表著微生物正在這顆紅色的行星上呼吸。看上去，這個(gè)關(guān)于生命的終極問(wèn)題終于被解決了。”

　　不過(guò)很顯然，科學(xué)家們的共識(shí)是火星上根本不存在生命。更重要的是，當(dāng)年海盜號(hào)上的分子分析實(shí)驗(yàn)沒(méi)有找到有機(jī)物。有機(jī)物是生命存在的必要條件，因此當(dāng)時(shí)NASA最終向公眾宣布，標(biāo)記釋放實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)了“與生命類似”的物質(zhì)，而不是生命本身。

　　火星隕石

　　火星探索的真正轉(zhuǎn)折點(diǎn)是1996年，當(dāng)年發(fā)表在《科學(xué)》上的一篇論文中，科學(xué)家在隕石ALH84001里找到了微生物化石。這塊被認(rèn)為來(lái)自火星的隕石是1984年在南極阿倫山（Allan Hills）發(fā)現(xiàn)的。

　　這一結(jié)論馬上傳遍了全球，時(shí)任美國(guó)總統(tǒng)比爾·克林頓甚至還就此做了一場(chǎng)演講，他在演講中表示：“美國(guó)的空間項(xiàng)目將會(huì)將全部知識(shí)和技術(shù)都用于尋找火星上生命的證據(jù)。”在這之后，人類對(duì)太陽(yáng)系內(nèi)其他星球的探索也就轉(zhuǎn)向了火星。

　　不過(guò)ALH84001上的“微生物化石”從一開(kāi)始就充滿了爭(zhēng)議，對(duì)它的進(jìn)一步研究也沒(méi)有帶來(lái)更多成果，反而“微觀化石”被人證明完全可能由非生物過(guò)程形成。但是，由最初那篇論文引起的重大關(guān)注，仍然讓人們把探索的重點(diǎn)轉(zhuǎn)向了火星，而后來(lái)的火星任務(wù)也證明，火星上的確存在一些有趣的現(xiàn)象。

　　尋找火星上的生命

　　2008年，NASA鳳凰號(hào)（Phoenix）著陸器在火星土壤中找到了高氯酸鹽。海盜號(hào)上的有機(jī)分子探測(cè)器是通過(guò)加熱土壤，讓其中有機(jī)物釋放出來(lái)再進(jìn)行探測(cè)的，但是當(dāng)高氯酸鹽存在時(shí)，加熱有機(jī)分子會(huì)直接將其破壞，所以就算有有機(jī)物分子存在，海盜號(hào)的實(shí)驗(yàn)也可能完全沒(méi)有沒(méi)能探測(cè)到。這是海盜號(hào)在火星上沒(méi)有檢測(cè)到有機(jī)物分子的解釋之一。

　　更重要的是，鳳凰號(hào)在火星上發(fā)現(xiàn)了水。鳳凰號(hào)著陸地點(diǎn)位于火星北極，它搭載了一個(gè)機(jī)械臂，可以挖取火星土壤樣本，并將其送入鳳凰號(hào)的科學(xué)儀器中。而高溫氣體分析儀（Thermal and evolved gas analyzer，簡(jiǎn)稱TEGA）的一次實(shí)驗(yàn)顯示，土壤樣本中大約1%的物質(zhì)會(huì)在溫度上升到0℃時(shí)熔化，同時(shí)TEGA的質(zhì)譜儀也檢測(cè)到了水蒸氣。

　　在火星上發(fā)現(xiàn)的水極大扭轉(zhuǎn)了人們對(duì)火星的認(rèn)知，科學(xué)界對(duì)火星生命的認(rèn)知也漸漸轉(zhuǎn)向另一個(gè)方向。現(xiàn)在人們相信火星曾經(jīng)溫暖潮濕、曾經(jīng)可能是宜居的。甚至一些科學(xué)家還認(rèn)為火星上仍有微生物存在，在火星地表以下的土壤中，微生物能遠(yuǎn)離輻射的轟炸和極寒的低溫。

　　萊文博士曾建議再向火星上發(fā)射一個(gè)標(biāo)記釋放實(shí)驗(yàn)的升級(jí)版本。升級(jí)版的實(shí)驗(yàn)會(huì)分為兩次運(yùn)行，第一次只會(huì)向樣本中添加左手性的放射性分子，第二次只添加右手性的放射性分子。這兩種輻射分子稱鏡像對(duì)稱，對(duì)大多數(shù)物理化學(xué)過(guò)程來(lái)說(shuō)，兩種手性的分子并沒(méi)有什么區(qū)別。但在地球上，生命活動(dòng)過(guò)程中往往只能使用左手性的分子，所以火星微生物也可能只能使用特定手性的分子。所以如果只有一種手性的分子能獲得陽(yáng)性的結(jié)果，而另一種是陰性，則很有可能是生命活動(dòng)的結(jié)果。但是這項(xiàng)提案被NASA拒絕了。

　　今年7月26日，萊文博士去世了，享年97歲。不過(guò)好在，在去世之前，他看到了毅力號(hào)（Perseverance）成功登陸火星。在計(jì)劃中，毅力號(hào)除了釋放直升機(jī)和進(jìn)行常規(guī)的拍照調(diào)查之外，還要對(duì)火星樣本進(jìn)行采樣。在2030年左右，毅力號(hào)采集到的樣本可能會(huì)被另一項(xiàng)火星探測(cè)任務(wù)從火星用火箭送回地球。

　　如果一切順利，在十余年后，火星的樣本終于抵達(dá)地球時(shí)，我們就能對(duì)火星樣本進(jìn)行更精確的檢測(cè)。或許在那時(shí)，教科書(shū)就要被改寫(xiě)，ALH84001上微生物化石一樣的結(jié)構(gòu)或許真的來(lái)自于生命活動(dòng)，萊文博士也將成為第一個(gè)發(fā)現(xiàn)火星上生命活動(dòng)的人。

　　本文轉(zhuǎn)自環(huán)球科學(xué)