1877年的一天,一名叫做夏帕瑞尼的意大利天文学家异常兴奋,因为这一天地球会运行到火星和太阳之间,三者会形成一条直线,叫做火星冲日。而且火星距离地球最近,是观测火星的最佳日子。他早早地就准备好了新改装的24厘米口径天文望远镜,为的就是能好好看看火星表面到底是什么样。到了晚上,他把望远镜对准火星的方向,不断调整倍数,一个清晰的火星出现在他的眼前。这是比以往任何人看到的都要清晰的红色星球。
他激动地发现,火星的表面有一些暗淡的区域,暗淡的区域是一条条沟壑一样的形状。他把这些沟壑全部画了下来,发现有些沟壑长达4800公里,宽达120公里,纵横交错,形成了覆盖火星的网络。夏帕瑞尼将自己的发现绘制成图表公之于众,引起了当时天文学界的广泛关注。人们认为这些是火星上的运河,火星上有可能有巨大的河流。之后,关于火星人的小说和电影层出不穷。
到了1964年,美国发射了水手4号火星探测器,成功飞到了距离火星1万公里的高空拍摄了21张照片。这些照片显示,火星上这些所谓的运河原来是巨大的峡谷,火星上并没有拍到任何河流的痕迹。火星是一个荒芜的红色星球。随后,人类向火星发射了比其他行星更多的探测器。最后发现,火星的种种迹象表明这是一颗极为不同寻常的星球。
火星因为其血红色的外表,被罗马人称为战争之神Mars,希腊人称其为战神阿瑞斯(Ares),中国古代天文学家称火星为“荧惑”。这是因为火星在天空中的运动难以捉摸,复杂又令人困惑。后来又用五行中的火来给这颗星球命名,叫做火星。
火星是太阳系的八大行星之一,也是太阳系仅有的4颗岩石星球之一,另外三颗分别是水星、金星和地球。火星直径约为地球的51%,质量约为地球的14%。火星的重力相当于地球的37%,这意味着你在火星可以轻松扣篮。火星需要687个地球日才能绕太阳一周。那么说明如果我们出生在火星,我们3岁就要上学,12岁就要工作,13岁会被父母催着结婚。火星的倾斜角度为25.19度,这和地球的倾斜角度(23.5度)相类似,这样火星上会和地球一样有四季,只是每个季节的时间都要延长一倍,6个月的夏天,6个月的冬天。但是火星自转一周只需要24小时40分钟,这基本和地球上的一天一样长。
我们之前介绍过太阳系的宜居带,说过地球是太阳系唯一一个处于深绿色宜居带的行星。其实这个深绿色是狭义宜居带,太阳系还有一个浅绿色的广义宜居带。就是在这个广义宜居带里的行星也有可能存在液态水。这个广义宜居带就包括金星和火星。但是金星由于大气层太厚,导致表面温度太高,液态水全部被蒸发了。而火星则因为大气层太过稀薄,也保存不了液态水。就是说,只要位于这个广义宜居带内,大气条件合适的情况下,只要有携带冰物质的彗星砸中,就能变成液态水。再通过一系列的大气氢氧作用,水变成湖泊、河流、海洋,那么就会有大概率的条件形成生命。火星有没有可能存在生命呢?或者说火星是否曾经有过生命呢?
美国的好奇号火星探测器首先发现,火星的岩石中存在硫、氮、氢、氧、碳这些元素,这些都是构成碳基生命的基本元素。更重要的是,好奇号在火星上发现了硼元素,并且含量比地球上要多得多。我们知道,硼元素是形成RNA或者核糖核酸不可或缺的元素。而没有RNA就不会有地球生命。如果没有了硼元素,那么RNA就不可能在水中稳定地存在,而会像白糖一样遇水就溶解了。硼的存在告诉我们,如果有机物存在于火星上,合成RNA的化学反应就可能发生。这样说来,火星包含了形成碳基生命的所有要素。
那为什么火星上还是光秃秃的一片,没有发现任何明显的生命迹象呢?也许火星独特的地质面貌能说明这一切。火星南北两个半球一直呈现出两种截然不同的面貌,南半球坑坑洼洼、高低不平,北半球却地势低凹、一派平原。火星勘测轨道飞行器根据最新观测得出,位于火星北半球的伯勒里斯盆地(Borealis basin)是太阳系最大的一个陨石坑。
在大约40亿年前被太阳系早期的一个巨大小行星或者超巨大彗星撞击后形成。这个陨石坑长约1.06万公里,宽约8500公里,面积相当于亚洲、欧洲和大洋洲的面积总和。据推测,撞击火星的这个小行星或者彗星的体积相当于火星的20%。所以我们可以推断,曾经的火星也和地球一样,产生了液态水和大面积的海洋,大气层也和地球类似,整个星球都是生机勃勃,细菌类等初级生命正在火星慢慢孕育。
但是突然有一天,一个直径1600公里的行星与火星表面形成30度至60度的夹角撞击了火星,释放出相当于150万亿兆吨TNT当量,相当于75万亿颗广岛原子弹的当量。这个巨大的撞击一下子把火星整个核心都撞了出来。整个火星北半球几乎被撞平,刚刚诞生的生命也不复存在。这颗小行星的残骸一部分形成了现在的火卫一和火卫二,一部分残骸被炸出了火星引力范围,还有一部分就和火星一起形成了现在的火星。
一种可能是这种撞击直接就把火星的海洋全部蒸发了,一种可能是火星当时受到了很大的撞击,但是海洋和大气都在,但是地心受到了严重破坏,变成了一颗死星。而行星的磁场很大程度就是来源于地心的驱动,所以火星慢慢失去了磁场的保护,太阳风吹走了火星的大气层,火星的海洋也被蒸发殆尽,表面只留下了海洋存在的痕迹。这些痕迹就是那些夏帕瑞尼第一次通过望远镜看到的巨大河沟。这个过程可能持续了很长一段时间,所以被撞击后的火星生命仍然存在,但是随着大气层的消散,火星表面温差变得很大,白天达到-5摄氏度,夜晚达到-87摄氏度。最后的生命也消失不见,整个火星变成了荒芜之地。
1984年的一个冬天,一名叫做罗伯特·斯科尔(Roberta Score)的南极科考队员开着电动雪橇经过南极冰川的时候,发现了一块黑色的石头。因为南极大陆常年被冰雪覆盖,因此在这里发现的任何石头都会有相当高的比例是陨石,何况这块石头看起来还很特别,不像是地球上天然岩石。她带回科考队后,这块石头被认定为是一块陨石,编号为ALH84001。ALH就是南极的阿伦山Allan Hills,84就代表1984年,001就是84年在该地区发现的第一块陨石。这块陨石随后被送到了位于休斯敦的约翰逊空间中心陨石实验室保存。
当时,这块陨石只是被当成了一块普通的陨石。这块陨石在实验室的保管库里躺了12年,直到1996年NASA的一队科学家对这块陨石进行了研究,获得了惊人的发现。约翰逊空间中心的首席科学家大卫·麦凯声称在这块陨石里发现了微观细菌的化石。要知道,细菌就是一种微生物,就是一种具有动能的生命体。在陨石上发现就说明这个生命体来自于外星。更大的发现是,他们根据这块陨石里的气泡结构发现了这块陨石竟然来自于火星。
同年,他们在科学界权威的《科学》杂志上发表了这篇文章,来自于火星生命的陨石,这震惊了整个科学界。随后当时的克林顿总统也针对这个发现在白宫南草坪召开了一次新闻发布会。他的原话是:“这是一些出色的科学家经过多年探索和深入研究的一个物品。今天,这个代号84001的石头经过数百万年的时间和数千万公里的距离和我们对话,它说明了生命存在的可能性。如果这项研究被确认,这将会是科学家揭示的关于宇宙的最震惊的见解之一。”
可能有人会好奇,当时的科学家凭什么断定这块陨石就一定来自于火星呢?因为直到现在,人类也没有从火星上带回来一块岩石。所有的研究都是火星探测器远程发回的数据。这个就是靠的1976年美国发射的海盗1号和海盗2号火星探测器了。这两个成功着陆火星的探测器采集了火星大气的详细数据,并且发回了地球。
所以,大气成分数据就成了鉴定这枚陨石的关键证据。因为每块陨石内部都有独特的气泡结构,在地球上和月球上以及其他星球上的陨石气泡结构都会不同。这些气泡结构就是各个星球上独特的大气环境造成的。人类正好有包括火星、金星、水星、木星在内的几个太阳系内行星的大气数据。那这块ALH84001的气泡数据显示和火星的大气成分完全吻合,可以确信这就是一块来自于火星的陨石。
通过放射性年份测试,测出了这块陨石的前世今生。它的年龄是40.91亿年,在大约1700万年前由一颗撞击火星的小行星带到了外层空间。然后在火星和地球之间飘荡了1000多万年,大概是在13000年前进入到地球的引力范围,最后坠毁在南极大陆上,被斯科尔捡到。实际上这并不是唯一一块来自火星的陨石,在南极一共发现了12块火星陨石,但只有这块ALH84001发现了微观细菌化石。这说明火星的陨石在13000年前能够来到地球,那么在更早,也就是40亿年前,火星的陨石也能够来到地球。
这个消息发布后,一名叫做哈维的行星科学家和一名叫做麦克斯温的地质学家在《自然》杂志上发表了一篇针对ALH84001的分析论文。该论文指出84001里包含的是非水生物质,也就是说。这块陨石无法证明火星上曾经存在过水,而水是碳基生命的必备条件之一。所以继续研究这块陨石的价值不大。
随后,发布火星陨石的大卫·麦凯提供了新的证据。他们提供了这块陨石里一种叫做多环芳烃的物质证据,而这种物质只有经过有机物燃烧后才会产生。这等于宣布了火星在40亿年前就出现了生命的基本形式。更加令人震惊的是,他们还公布了一张照片。这是用电子显微镜拍摄的陨石内部的高分辨率照片。在这张照片上有一条蚯蚓形状的物质,非常像是某种细菌的外形。虽然它还不到头发丝的1%那么细。
大卫·麦凯还提出了3个证据:1.多环芳烃在地球上只会由腐烂的有机物产生,而在这块陨石里没有发现腐烂的有机物残骸,也就是说这块陨石不会是受到地球细菌的污染,换句话说,这个细菌是陨石本身带来的。
2.这84001里有铁和硫的沉积,而这些很可能是这个细菌的代谢物。
3.这也是最有力的一个证据,在84001的碳酸盐矿物边缘聚集着排列有序的磁铁矿,也就是四氧化三铁晶体微粒。从这些晶粒的大小、形状和精致细节来看,它们与地球上那些能消化磁铁矿的细菌所制造的晶粒类似。这说明这种微观细菌和地球上的细菌结构非常类似。所以,这块84001陨石里包含了一个来自火星的远古微生物。
但是火星的远古细菌不能代表火星就曾经出现过生命。因为地球的生命也极有可能是携带细菌的外来陨石砸中海洋形成的。如果砸中陆地,那就只是一个细菌化石。只有砸中海洋,才有可能孕育出生命。所以要证明火星上曾经出现过生命,就要证明火星上曾经有过海洋,至少要有液态水。
美国相继往火星上发射了海盗1号、2号和探路者、勇气号、机遇号、凤凰号和好奇号探测器。这些探测器分工各不相同,多年来传回了大量的火星地质和大气数据。2008年,凤凰号在火星的着陆地点挖了一铲子,拍了一张照片,是第20个火星日拍的。当时拍到了白色发亮的物质,看起来很像冰。于是NASA发出指令,让凤凰号在原地不动,每天拍一张照片。在第24个火星日的时候,凤凰号发回了同一地点的照片,照片上白色的物质的左下角一部分消失了。因为凤凰号所在区域的地表温度是零下90多度到零下20度之间,远高于干冰需要的零下120度的低温。所以这些白色物质不可能是干冰,而是由液态水凝固形成的水冰。这就是第一次发现火星上存在水。
2015年9月25日,美国NASA在网站上发布了一个新闻稿,没有几个字,但内容绝对劲爆,说的是:“NASA已经解决了火星的未解之谜,一项重大的科学发现下周将揭晓。我们周一见。”于是,全世界都在讨论周一到底要宣布什么重大发现。难道说NASA在火星表面发现了地外生命?
周一到了,发布会来了,NASA郑重宣布:火星并不是预想中干燥荒芜的星球。今天我要宣布的是,我们在火星上找到了液态水。注意,这里说的是液态水,也就是说火星至今都存在着液态水。那么结合这个来自于火星的84001陨石,我们可以基本确定火星上曾经有过生命。
NASA指出,火星上不但两极有大量已经凝固成冰的液态水,还有只会在温暖季节出现的流动的液态水。所以火星上发现大规模的流动的水源只是时间问题了。但是基于火星现在复杂的环境和巨大小行星的撞击事件,可以推测火星出现高等生命的可能性几乎没有。虽然火星上发现了大量甲烷的存在,也不排除火星的地下存在着一些微生物,但这就需要火星探测器未来提供更多的发现了。
通过火星的一系列发现,我们确定了火星上存在一定的液态水,拥有生命存在的一切元素。火星也处于太阳系的宜居带上,84001陨石也说明火星上曾经存在过基本生命。但是因为40亿年前的那次撞击,火星的生命进程刚开始就戛然而止了。如果84001陨石可以来到地球,那么说明40亿年前那个巨大的撞击也会把火星上的生命种子的陨石带到地球上来。地球生命据研究也是诞生于40亿年前,和这次火星大撞击的时间刚好吻合。那么地球生命的诞生很有可能,或者一部分是来自于火星。这说明我们人类都来自于最早砸中地球的火星物质。换句话说,我们都是来自于火星,火星才是我们人类真正的发源地。
地球生命诞生是及其困难的,是宇宙级的罕见事件。那么现在已经确定了火星存在液态水,火星也存在有机物,推测火星很早以前也有过生命。那么在太阳系仅有的4颗岩石行星中,就诞生了2颗有生命的星球。这个50%的概率是不是太高了?那是否能说明生命在宇宙中就是一种极为普遍的现象?
但事实是,如果是这么高的概率,那人类应该早就发现外星生命或者外星文明遗迹了。但为什么人类至今还是没有找到任何外星生命的迹象呢?这是否能说明,在太阳系诞生之初,火星和地球都具备了生命诞生的条件,但是由于某些因素,地球没有孕育出生命,而火星却先于地球育出了生命。但是火星由于40亿年前的巨大撞击失去了孕育生命的条件,这些细菌通过陨石到达了地球,地球上接着产生了生命。
就好比你在实验室做实验,在两个培养皿中都加入了细菌,只有其中一个培养皿中的细菌存活了下来。但是有一天你不小心打翻了其中一个培养皿,这个培养皿中的细菌进入到了另一个培养皿中。然后为了让这个培养皿的细菌可以更好地存活下去,你做了一些措施来保护这个培养皿。于是地球和火星相比,多了一个月球这么大的卫星,这个月球时时刻刻都在保护地球。地球上的生命演化也离不开月球。那就是说,即使火星不经过撞击,缺少了月球这样的卫星,它也很难演化出高等生命。那么火星一开始诞生生命就是无用的,在某种程度上来说就是会失败的。这个培养皿中就不该加入细菌,而地球才是打开生命的正确方式。那这样看来,地球上的生命来自火星真的没有那么简单,而且月球的存在也让人生疑了。