北京時間2月24日消息，國外網(wǎng)站nautil.us近日撰文，簡要描述了人類科學(xué)家在探索火星生命過程中各種爭論的歷史。以下為文章主要內(nèi)容：1976年7月份的某個午夜，在帕薩迪納市一個悶熱的房間里，“海盜”號火星探測任務(wù)成員圍坐在一臺龐大的電腦顯示器旁邊，緊張地等待著世界上第一臺成功發(fā)射的火星探測著陸器傳回的首批數(shù)據(jù)。
“海盜”號也是有史以來第一個專門設(shè)計用于探測生命的火星著陸器。在接下來的幾個星期里，“海盜”號的首批生命探測實驗向地面的太空操作中心（Space Operations Facility）發(fā)回了令人震驚的結(jié)果。
這些數(shù)據(jù)顯示，當(dāng)有機化合物添加到火星土壤的時候會釋放出二氧化碳，而不是混合物被超高溫加熱的時候。這恰恰就是生命存在的跡象，而且與地球上的實驗結(jié)果完全一致。此外，一旦水被添加到火星土壤中，也會釋放出氧氣，這與地球上情況一樣?！昂１I”號在前兩項實驗中就發(fā)現(xiàn)了火星可能存在生命的跡象。第三項實驗是加熱火星土壤，就像在烤箱里加熱食物一樣，但這些實驗結(jié)果好壞參半。
隨著第四項實驗的矛盾數(shù)據(jù)傳回，在科學(xué)家當(dāng)中的爭議更大了。火星上存在生命的說法絕對是史無前例的事情。一旦這些數(shù)據(jù)出現(xiàn)錯誤，“海盜”號團隊所有成員都難以接受。然而，世界上大多數(shù)人并不知道，“海盜”號著陸器前三項實驗的結(jié)果可以被解讀為陽性的微生物檢測結(jié)果，而且與地球上的數(shù)千次實驗結(jié)果一樣。研究者帕特里夏·斯特拉特（Patricia Straat）告訴同事吉爾·萊文（Gil Levin）：“那就是生命！”
第四項實驗采用了一臺氣相色譜儀和一臺質(zhì)譜儀，用來精確測量分子的大小。但結(jié)果發(fā)現(xiàn)，火星上不僅沒有生命，而且絕對沒有有機物的存在。這是個令人震驚的結(jié)果：宇宙空間到處都存在有機物，從小行星、彗星、隕石到星際塵埃。不僅如此，這項實驗還表明，火星表面是有毒的，或者說能殺滅微生物。
這在“海盜”號任務(wù)的科學(xué)家產(chǎn)生了激烈的爭論，而美國航天局最終決定以審慎的態(tài)度來進行解釋。根據(jù)他們的調(diào)查結(jié)果，火星表面之所以沒有微生物存在，是因為火星土壤中含有強氧化劑，這種特性使得火星表面呈現(xiàn)出紅色?！昂１I”號發(fā)現(xiàn)了一個荒涼而狂風(fēng)肆虐的紅色星球，上面布滿了隕石坑，像月球一樣寒冷和死寂。
許多參與“海盜”號任務(wù)的科學(xué)家并不認同這一結(jié)論，他們堅持認為第四項實驗只是失敗了，在地球上也經(jīng)常出現(xiàn)這種情況。包括萊文在內(nèi)的一群活躍人士，不斷要求美宇航局公布全部的“海盜”號數(shù)據(jù)。在2016年美宇航局慶?！昂１I”號發(fā)射40周年的活動上，萊文再次重申了這一觀點。
他預(yù)測，“好奇”號（Curiosity）火星探測器會找到更為復(fù)雜的有機物，事實也確實如此。在看到“好奇”號探測到甲烷爆發(fā)時，萊文指出甲烷的消失發(fā)生得太快了，不可能是由紫外輻射引起的，“更有可能是由甲烷氧化菌引起的，它們能利用甲烷，并形成一個完美的小生態(tài)循環(huán)。
研究結(jié)果自相矛盾
其他一些火星探測任務(wù)也帶來了自相矛盾的結(jié)果。美宇航局在二十一世紀初發(fā)射了“機遇”號（Opportunity）和“勇氣”號（Spirit）火星探測器，它們傳回的數(shù)據(jù)令世界各地數(shù)百萬人興奮不已?！皺C遇”號和“勇氣”號是由地質(zhì)學(xué)家和工程師設(shè)計和建造的，與生物學(xué)家無關(guān)。2008年，“鳳凰”號（Phoenix）探測器第一次傳回了火星上有水存在的證據(jù)。該探測器上的相機捕捉到水滴在冰冷的鋼制著陸腳架上凝結(jié)的清晰畫面。
模擬結(jié)果給出了兩種可能，一是被風(fēng)吹過來的高氯酸鈣顆粒周圍有水凝結(jié)，這種鹽型礦物具有從大氣中獲取水分的特性；二是“鳳凰”號在登陸時攪動了火星表面下的水冰，水冰在腳架上融化并形成水滴。參與這項任務(wù)的密歇根大學(xué)科學(xué)家尼爾頓·倫諾（Nilton Renno）表示，問題的關(guān)鍵在于，“在地球上，有液態(tài)水的地方，就會有微生物生命的存在”。在地球上，這種鹽水中確實存在微生物。
有趣的是，尋找火星生命證據(jù)最好的地方竟然是地球。在冰凍的南極大陸上行走，我們有時會發(fā)現(xiàn)一些小石頭，而它們正好是來自火星的隕石。事實上，每年有大約10磅（約合4.5千克）的火星隕石落在地球上。如果有巨大的隕石撞擊到火星，火星的部分巖石碎塊就會擺脫重力的束縛，被拋向茫茫的太空。
作為這顆紅色星球最近的鄰居，地球的引力會捕獲到其中一些石塊，而它們會落在地球表面，并且在荒涼并且覆蓋冰雪的南極大陸最易被發(fā)現(xiàn)?？茖W(xué)家對這些隕石的化學(xué)分析結(jié)果顯示，它們含有與火星大氣層相同的氣體組合——與許多火星探測器的結(jié)果一致，因此可以認定確實來自火星。
從遠處看，火星表面存在洪泛平原和沖積盆地，甚至還有干涸的U形河道
1996年，美宇航局研究人員戴夫·麥凱（Dave McKay）及其團隊宣稱，在南極發(fā)現(xiàn)的一塊隕石上存在微生物的化石證據(jù)。今天很多人覺得這不大可能，但很久以前，的確有大量的液態(tài)水流入火星的河流和海洋，這些液體的礦物質(zhì)遺跡在火星表面上清晰可見——洪泛平原、沖積盆地，甚至還有很早之前就干涸的U字形河道。
早在1877年，意大利天文學(xué)家喬凡尼·斯基亞帕雷利（Giovanni Schiaparelli）就通過早期望遠鏡觀測到火星上的巨大裂谷。到19世紀末到20世紀初時，美國亞利桑那州的帕西瓦爾·羅威爾（Percival Lowell）認為他觀察到了火星上有隨季節(jié)變化的河流和植被。實際上，這可能是許多探測器在火星峽谷中拍攝到的清晨薄霧。
科學(xué)爭論持續(xù)升級
美宇航局后來發(fā)射的探測器則帶來了模棱兩可的結(jié)果。20世紀60年代的“水手”號探測器曾發(fā)現(xiàn)了很確鑿的證據(jù)，證明稀薄而寒冷的火星大氣層并不適合純液態(tài)水的存在，盡管最后一個軌道探測器清晰地拍攝到古代河床和海洋的遺跡。
2010年，亞利桑那大學(xué)的一位學(xué)生研究了火星軌道探測器拍攝的圖像，結(jié)果發(fā)現(xiàn)火星的山脊頂部會間歇性出現(xiàn)深色的平行條紋，就像季節(jié)性流水一樣。這名學(xué)生將HiRISE的觀測結(jié)果與火星礦物地圖進行了比較。光譜儀在多個地方都觀測到了水合鹽，最終他和自己的研究團隊得出了一個結(jié)論，即火星的液態(tài)水中含有天然的鹽水防凍劑。
后來，美宇航局的研究人員史蒂芬·本納（Steven Benner）和其他人提出，生命起源于火星，并通過噴出物的形式被帶到地球。在美宇航局休斯頓航天中心圖書館里，本納從40年前獲得的“海盜”號資料中找到了相關(guān)線索。他的發(fā)現(xiàn)帶來了“巨大的困惑”。通過對古代微生物DNA的研究，并重新獲得它們的基因和蛋白質(zhì)，本納希望將地球生命的起源與太陽系中生命存在聯(lián)系起來。
他還在多篇論文中指出，火星具有“溫暖的氣溫和干濕循環(huán)周期”，可以使組成RNA的基礎(chǔ)成分以“類似地球的化學(xué)形式”凝聚起來。但問題在于，以往許多關(guān)于火星生命或火星上存在水的說法都是錯誤的。然而，許多古老的微生物曾在地球上一些冰冷、堿性的環(huán)境中繁衍生息。因此，許多研究人員紛紛前往硫磺洞穴、勘察加半島上含鉬和硼酸鹽的溫泉，以及黃石國家公園和南極的鹽水湖。他們發(fā)現(xiàn)的結(jié)果徒增煩惱。
美宇航局兩位研究人員克里斯·麥凱（Chris McKay）和佩內(nèi)洛普·波士頓（Penelope Boston）就曾在地球極端環(huán)境中搜尋過微生物代謝和起源證據(jù)。波士頓以前曾是新墨西哥礦業(yè)及科技學(xué)院教授，一開始只是在北極研究微生物，后來將搜尋方向轉(zhuǎn)向了地下洞穴。來自加利福尼亞州的埃里森·莫利（Alison Murray）則是在南極洲搜尋極端微生物。
在“好奇”號火星車發(fā)射之后，似乎所有人突然之間都對冰層之下的湖泊或平原，或偏僻的洞穴或礦坑中存活的生命產(chǎn)生了興趣。波士頓曾估計火星上存在微生物生命的可能性約為30%，現(xiàn)在她認為這一可能性正在不斷提高。她指出，如果這些微小的生命形式可以存在于極端惡劣的湖泊、洞穴或礦坑環(huán)境中，那么火星的地下也有可能存在微生物生命。
內(nèi)華達州沙漠研究所的生物化學(xué)家莫利后來攜手路易斯安那州立大學(xué)的地球物理學(xué)家彼得·多蘭（Peter Doran），對南極洲冰層下的鹽水湖進行了研究，以了解那里的微生物，并獲取古代氣候的信息。他們在南極維達湖（Lake Vida）鉆取了冰芯，從中發(fā)現(xiàn)了各種各樣的古菌和細菌。
火星存在微生物生命跡象
這一發(fā)現(xiàn)使研究者將重點重新放在了美國西部。加州大學(xué)伯克利分校生物學(xué)家吉爾·班菲爾德（Jill Banfield）對科羅拉多河及加州鐵山（Iron Mountain）一處廢棄礦場里的水進行了研究。僅在一處存放礦場廢料的地點，她就發(fā)現(xiàn)了好幾個新的細菌門類。更重要的是，這些此前不為人知的奇特微生物需要依賴其他生物體的群落才能生存。這一結(jié)果幫助解釋了為什么只有極少的細菌才能在實驗室中培養(yǎng)。
在科羅拉多河附近一處含水層，班菲爾德的團隊采用了一種尋找生命的新技術(shù)，發(fā)現(xiàn)了數(shù)十個新的細菌門類，從根本上改變了人們對生命樹的看法。2016年秋季，班菲爾德的團隊在科羅拉多河的一個含水層發(fā)現(xiàn)了新的細菌群，這一發(fā)現(xiàn)使得地球上已知細菌群的數(shù)量翻了一番。班菲爾德還對嬰兒腸道中的微生物群落進行了研究。班菲爾德發(fā)現(xiàn)帶來的另一個驚喜是，新細菌的多樣性有將近一半來自一個以往認為只能共生的細菌群。
緊接著，歐道明大學(xué)“微生物誘導(dǎo)沉積結(jié)構(gòu)”（MISS）領(lǐng)域的權(quán)威人士諾拉·諾夫克（Nora Noffke）又點燃了熱門尋找火星生命的熱情。在弗吉尼亞州諾?？搜谉岬南奶炖?，諾夫克對“好奇”號火探測器拍攝的蓋爾撞擊坑照片展開了研究。許多人都很熟悉古代微生物遺留物質(zhì)沉積而成疊層石，但很少有人了解潮汐性微生物席的重要性。
在長達30年的職業(yè)生涯里，諾夫克的足跡遍及5個大陸，她研究并歸類了超過12種典型的微生物席形狀。形似土堆的疊層石在澳大利亞、夏威夷和加勒比地區(qū)的海邊已經(jīng)成為游客觀賞的景觀。諾夫克研究發(fā)現(xiàn)，在澳大利亞偏遠的內(nèi)陸地區(qū)也存在著微生物誘導(dǎo)沉積結(jié)構(gòu)，而這些結(jié)構(gòu)被視為地球最古老的生命證據(jù)之一。
2014年夏天，美宇航局邀請諾夫克在一場會議上做了發(fā)言，此次大會主要是為2020年的火星車選擇著陸地點。諾夫克在發(fā)言中稱，如果早期地球和火星相似，那么火星上可能會保存一些微生物誘導(dǎo)的沉積物。與會者當(dāng)中就包括加州理工學(xué)院地球化學(xué)家肯·法利（Ken Farley），他的團隊剛剛發(fā)表了一篇論文，描述了“好奇”號在火星Sheepbed構(gòu)造中發(fā)現(xiàn)的古老泥土結(jié)構(gòu)。
在會議結(jié)束以后，法利給諾夫克發(fā)送了這張圖片，并詢問她的想法。在研究了這些拍攝于第126個火星日（即“好奇”號停留在Sheepbed構(gòu)造的那一天）的圖片之后，諾夫克激動萬分。這些圖片看上去似曾相似。她想，“我先提交一篇假設(shè)性文章，看看人們對這種情況怎么說”。
2015年1月，諾夫克發(fā)表了一篇研究文論，指出火星存在微生物生命跡象。“好奇”號團隊對此反應(yīng)強烈。一位科學(xué)家稱，諾夫克看到的東西就好像是“天空中的云”。這個團隊還專門創(chuàng)建了一個網(wǎng)站，用以反駁諾夫克的觀點。
2014年的甲烷爆發(fā)也可能只是來自“好奇”號的污染。不過，甲烷也是古菌等微生物所產(chǎn)生的標(biāo)志性氣體。到了2015年，火星勘測軌道飛行器（Mars Reconnaissance Orbiter）在蓋爾撞擊坑附近的斜坡上發(fā)現(xiàn)流動的鹽水，高氯酸鹽的存在使其能在低于冰點的溫度下保持液態(tài)。
爭議不斷升級?！昂闷妗碧枅F隊稱，諾夫克對地質(zhì)學(xué)的認識存在誤區(qū)。諾夫克回應(yīng)稱：“它現(xiàn)在是一個遭到侵蝕的山坡，但那里曾經(jīng)是一個湖泊，有著完全不同的遠古環(huán)境。他們說那是一條像鞭子一樣的河流，那是不準確的說法。它其實是一個由緩慢而曲折的河流系統(tǒng)形成的山坡。在地球上，你在這樣的地方就能找到微生物群！”
平息爭議的唯一辦法
唯一能平息解決這種爭論的方法就是把人送上火星。這種解決方案的最大挑戰(zhàn)是攜帶足夠的燃料，使探測器能在火星表面起飛并返回地球。出于這一考慮，第一步可能是先把人送到火星軌道上。除此之外，美宇航局還計劃最早于2030年代將人類送上火星，歐洲和俄羅斯的火星探測計劃“ExoMars”則計劃在2020年登陸火星，將選擇在一處湖床作為著陸地點。
有關(guān)蓋爾撞擊坑盆地有古代微生物活動的進一步證據(jù)來自俄勒岡大學(xué)，該校地質(zhì)學(xué)家格雷戈里·勒塔拉克（Greg Retallack）指出，蓋爾撞擊坑土壤中高含量的硫酸鹽只能是厭氧細菌在缺氧環(huán)境下的產(chǎn)物。在發(fā)表于《地質(zhì)學(xué)》雜志的文章中，勒塔拉克寫道，研究人員在“好奇”號拍攝的圖片中看到一些“水泡狀結(jié)構(gòu)”，與地球微生物在雨后產(chǎn)生的水泡類似。
對諾夫克而言，參與大型科學(xué)項目的經(jīng)歷和公眾對外星生命的迷戀令她“很受傷”。她的論文只是一種假說，而不是完整的論證或主張，但“好奇”號團隊的反應(yīng)讓她很意外。不過，“好奇”號團隊的確敲定了返回蓋爾撞擊坑的新行程，在相同的季節(jié)回到第一次觀測到甲烷爆發(fā)的地點。這或許表明，這項研究已經(jīng)有了越來越廣泛的群眾基礎(chǔ)，其中就包括Twitter和Instagram上面的許多粉絲。
出于那個原因，當(dāng)歐洲空間局的Schiaparelli探測器在2016年秋天到達火星軌道，準備降落在火星表面時，眾多研究者和愛好者都激動不已。2016年10月19日，在停留于軌道的母艦的操縱下，Schiaparelli探測器開始向子午線高原（Meridiani Planum）區(qū)域降落。降落傘在12千米高空處彈出，擋熱板在7.8千米處打開，一切似乎都按計劃進行。
但是，探測器出現(xiàn)了一個導(dǎo)航計算錯誤，1秒鐘的誤差導(dǎo)致第二個降落傘過早發(fā)射，并提早觸發(fā)制動推進器，使導(dǎo)航認為探測器已經(jīng)到達地表。最終，Schiaparelli探測器猛地撞在火星表面，而碰撞產(chǎn)生的碎片還可以在美宇航局火星勘測軌道探測器上面看到。試驗的結(jié)果雖令人失望，但畢竟只是一次試驗而已。歐洲空間局如今計劃在2020年重返火星。