火星通常被认为是一个不适合生命生存的地方,但新的研究揭示了这颗红色星球是如何演变成我们今天看到的贫瘠、不适宜居住的世界的。
美国宇航局的好奇号火星车,为火星表面曾经适宜外星生命存在的理论增添了新的线索。对火星泥土的新化学分析暗示,在火星过去的某个时代,生命的必要条件可能已经满足,但只是在相对较短的时间内。导致火星土壤中存在对生命至关重要的元素的过程,可能也导致了目前的无水条件。
自2012年以来,这个移动机器人一直在探索火星的盖尔陨石坑,分析了火星表面的土壤和岩石样本,作为寻找富含碳的矿物的努力的一部分。碳通常被认为对生命至关重要,因为它与许多其他原子形成牢固键的能力使DNA和RNA等分子成为可能。火星车的发现表明,火星今天不仅环境恶劣,而且任何可能适合居住的时期都可能很短暂。然而,正如俗话所说,生活自有出路。需要更多的研究来确定微生物是否可能在更适宜的地下环境中茁壮成长。
美国宇航局的探测车已经发现了证据,表明火星曾经有过大量富含含碳矿物碳酸盐的有机化合物,而且一颗来自火星的陨石也被发现含有碳。为了弄清楚这些碳酸盐中存在哪些碳和氧的同位素,好奇号团队求助于火星车的火星仪器样本分析。该设备将收集到的样品加热到超过1650华氏度(899摄氏度),然后使用激光光谱仪分析产生的气体。
当数据传回地球时,美国宇航局的科学家们确定,与之前在火星样本中发现的相比,它含有更高水平的某些重碳和重氧同位素。
这两种元素对碳循环至关重要,在碳循环中,由于光合作用等过程,碳会以不同的形式存在。碳循环是地球上生命不可分割的一部分,但研究人员发现,样本中较重的碳和氧同位素的比例远远高于地球上的比例。
正如地质学家在《美国国家科学院院刊》上解释的那样,实际上有两种方式可以使土壤成为这种特殊同位素混合物的家园。其一,火星经历了一系列交替的湿润和干燥时期。在后者期间,水会蒸发,将这些元素的较轻版本带到大气中,并留下较重的同位素。因为液态水不会持续很长时间,所以火星上可能只有短暂的生命周期。
在另一种情况下,碳酸盐是在极冷的海水中形成的。如果你活着,那可不是个好地方,即使你是一只变形虫。
“这些形成机制代表了两种不同的气候制度,可能会呈现不同的宜居情景,”美国宇航局戈达德太空飞行中心的太空科学家珍妮弗·斯特恩(Jennifer Stern)在一份声明中说,她参与了这篇论文的撰写。“干湿循环将表明更适宜居住和不适宜居住的环境之间的交替,而火星中纬度地区的低温将表明一个不适宜居住的环境,那里的大部分水被锁在冰中,无法用于化学或生物,那里的水非常咸,对生命来说是不舒服的。”
虽然这似乎是寻找火星生命的一次挫折,但事实并非如此。领导这项研究的NASA博士后大卫·伯特(David Burtt)说,虽然这些发现指向了极端蒸发的历史,但生命仍然可以在地下生物群落中找到避难所。他也不排除在这些特殊的碳酸盐形成之前,火星上可能存在更古老、更适合生命生存的大气的可能性,或者火星其他地区可能存在不同的气候条件。
在火星上寻找生命的工作可谓喜忧参半。虽然有一些令人信服的迹象,但称任何证据都是确凿的都有些牵强。好奇号和它的同伴毅力号继续在火星地形上缓慢跋涉。美国宇航局希望在21世纪30年代或40年代向火星发射载人任务,如果这一目标实现,这可能是人类第一次将有生命、有呼吸的实体带到火星上。
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