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火星上真有过生命,我们早已是罗睺来的人了

时间:2019-05-22 21:07来源:lo622.com
具有讽刺意义的是,寻找火星生命的新动力往往引导科学家再次前往南极大陆,地球上这个地方的环境与火星上的环境相似,寻找生命形态在这个极端环境下形成繁衍,可能揭示原始生

具有讽刺意义的是,寻找火星生命的新动力往往引导科学家再次前往南极大陆,地球上这个地方的环境与火星上的环境相似,寻找生命形态在这个极端环境下形成繁衍,可能揭示原始生命曾经能否在红色星球上生存。

放眼群星

麦凯伊寻找生命的愿望清单上的第一条是恩科拉多斯,土星的一颗卫星。它拥有在数公里深的冰盖下起伏的海洋。但是土卫二还有超过100个间歇泉,往宇宙中喷涌高达数百公里的冰块。如果土卫二的海洋中存在生命,这些间歇泉就很可能含有它们存在的化学痕迹。麦凯伊在描述这颗卫星的羽状烟云时掩饰不住自己的激动之情:他把双手挥舞过头,描绘冰块喷发的轨道。“那就像免费样品,拿一个走吧!”他说。

图片 1冰封星球土卫二。图片来源:Wikipedia

麦凯伊已经和日本研究者会面讨论过在木卫二的联合行动了。他希望由NASA和日本共同发射一枚探测器,穿过这颗卫星上的间歇泉,并展开一个相当于机械版的棒球手套的装置:在厚厚的凝胶包裹下,这个“手套”可以收集间歇泉中的物质;航天器会把这些样本送回地球。相同的技术曾于2006年被用于抓捕彗星尾中的物质,所以并不需要克服什么新的技术门槛。因为木星和地球的距离是地球到火星的十倍,两者有共同生命起源的可能性不大,增加了麦凯伊在那片遥远的深海中找到第二次创生的概率。

如果火星和木卫二,以及我们的太阳系中的其他候补世界最终都被证明是一片死地,现在我们也已经知道宇宙中还有许多其他世界,它们也许能支持生命的存在。NASA的开普勒太空望远镜已经登记了超过一千颗围绕其他恒星运转的行星,而据天文学家估算,光是在我们的银河系中,就可能存在着多达四百亿个与地球环境相似的世界。如果它们中的任何地方发现生命,极端辽远的距离几乎能够保证它将属于第二次创生。如此广大的宇宙居所处处贫瘠不毛的概率有多大?就像苏格兰哲学家托马斯•卡莱尔(Thomas Carlyle)一个多世纪之前的评述:“倘若没有居民,那实在是浪费空间。”(编辑:Ent)

本文由 Nautilus 授权果壳网(guokr.com)编译发表,严禁转载。 

匈牙利科学院布达佩斯天文学和地球科学研究中心的Ildiko Gyollai博士领导了了这项研究。他的团队使用各种方法研究陨石ALH-77005的薄切片样品,包括光学显微镜和红外技术,以观察其内部质地。研究人员还检查了石头中嵌入的矿物质和其他材料,以及进行同位素测试以检查生命必需的化学成分。最终,研究人员得到得出结论,内部的微观细丝可能指向存在通过食用铁锈而存活的细菌。下面的图像显示了ALH-77005在平面偏振光中的薄截面,科学家们用箭头标记了那些看起来不用寻常的区域。

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人类在近代以来一直在寻找外星生命的踪迹,目前部分科学家们将目光放在太阳系内,在火星、部分土星木星卫星上寻找外星生命的踪迹。尤其是火星,一直以来都被认为是寻找火星生命的热门星球,这是因为科学家们曾在来自火星的陨石中找寻到生命痕迹。据英国《每日邮报》报道称,近日科学家们发现了第二个显示出“微生物生命迹象”的火星陨石!

关于这个陨石的研究还在继续,但即使研究员从未证实存在火星生命的痕迹,ALH84001有趣事件已经完全给寻找红色星球生命注入了新的重要性。

如果这是对的,那就意味着我们——以及地球上的所有生物——都成为了从火星一路飞来地球的微生物的后代。

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图片 6在南极发现的火星岩石ALH84001。图片来源:Wikipedia

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而在1996年,在长达两年的研究之后,他们在其中建立了4个独立证据的情况下,研究小组一切就绪,他们宣布了他们的假设,ALH84001包含了火星上可能存在生命的证据。NASA举行了一个大型的记者招待会,然而不是每个人都相信。

不止如此,ALH84001似乎还存在着生命迹象,这意味着火星不仅可能存在过生命,而且还穿越太空来到了地球。事实上,克兹芬克认为,生命很有可能只在我们的太阳系中诞生过一次——而且并非起源于地球。“我认为火星在40亿年前就有细菌,”他说。

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那可能是原始的火星生物吗?David Mckay认为那个虫子是生物,无论细菌的化石有没有疑问,它可能是细菌的一部分,可能是某种切片,但在David Mckay眼中那是个生物。

如果生命来自火星

ALH84001比地球上已知最早的生命还要古老。因此,如果克兹芬克找到了他的珠串,这就意味着生命在火星上出现得可能比地球更早。虽然今天的火星寒冷而干燥,大气层厚度只有地球的百分之一,它在四百万年前还是更温暖湿润的。NASA的火星漫游车现在正行驶在火星上,它们已经发现了古老的溪谷和湖床,意味着这颗星球上曾经有过被更厚的大气层所覆盖的浅海。

虽然许多科学家认为液态水是生命最为本质的要素,但在过去,地球上的水有可能太多了。“据我们手头的最佳证据显示,早期的地球曾经完全被水覆盖,”克兹芬克说。而没有一定的干燥地面,他说,生命的基础化学成分将很难形成。“原因很简单……如果你要让两个氨基酸联结成一个蛋白质,必须去除水。”所以如果氨基酸都泡在海里,这一点就是不可能的。生命需要土地——字面意义上的滩头阵地——才能诞生。古地球上可能一片干地也没有,但火星当然有。

“所有这些都有争议,因为我们在谈论的是40亿年前的世界,”克兹芬克说。“但是显然火星有南方的高地,还有看起来越来越像北冰洋洋盆的地形。如果你有了突起的火山地势,伴随降雨、溪水和河流——如果生命得以在那里诞生,那它就能走向繁荣。”这一情形在克兹芬克看来可能性很大,而它的寓意是惊人的:生命在火星起源之后,很可能从那里传播到了地球,被陨石播种于此。这使得我们——和每一个地球生命——都成了来自火星的航天细菌的后代。根据克兹芬克的说法,我们不会在什么别的地外世界首次发现地外生命了——只要照照镜子就行了。“我真的认为我们是火星后代。”他说。在他看来,火星上的生命很难代表麦凯伊正在寻找的“第二次创生”。

虽然生命由彗星或陨石撞击传入地球这种观点至少有一个世纪的历史,认同它的科学家仍然属于少数,大多数人还没有准备好接受地球生命的火星血统。火星远在五千余万公里之外——无论对人还是微生物来说都是漫漫苦旅。但是一块被撞出火星的石头可以仅用6个月就到达地球,考虑到我们对细菌坚韧性的已有知识,这块石头载着的细菌很可能被遮盖得好好的,活着抵达地球。细菌孢子在国际空间站的外表面存活了18个月,完全暴露在真空和致命的宇宙射线之中。在最近一次试验中,瑞士研究者在一个火箭外部涂抹了细菌DNA链,甚至在经历航天器重返大气层的高热之后,这些DNA仍然有活性。

如果火星细菌真的在几十亿年前就登陆地球了,迎接它们的会是一大锅营养汤(地球的海洋),充满了溶解的二氧化碳、铁和磷。虽然生命很难诞生在一个水世界里,但一旦在相对干燥的其他地方进化出来,就能在地球的海洋里繁荣兴盛。而且这些新来的火星来客不会有任何竞争者。“生命所需的一切,那个已经准备好迎接生命的海洋中都有,”克兹芬克说,“于是,哗啦一声,一个火星陨石掉进了海里,释放出埋藏其中的细菌孢子。一个能够自我复制的小不点会以指数级增长,所以第一个到达这里,能自我复制的小不点就能占领世界。”

在火星上发生了什么?如果生命在那里起源,为什么火星从未变成另一个地球,拥有属于自己的充满动植物的多样生态系统?为什么古老的火星河流和海洋消失了?这似乎是因为火星实在太小了,不足以无限期地维持生命存在。它的质量只有地球的约十分之一,不到一半的重力,难以保留自己的大气层。生命必需的气体缓慢逃逸进了太空。没有了空气保护层,火星逐渐变成了今日的寒冷荒漠。

“如果火星是母星,地球就是哺育之星。”克兹芬克说。在他的叙述中,生命的起源故事中存在着一个悲剧性的元素:让火星成为生命理想诞生地的条件之一——它的小体型,这使它从原始的熔融状态冷却得比地球要快,因此生命开端更早——也使得生命无法在那里持续兴盛。“你需要一个特殊的恒星系,在那里,像火星这样的母星可以“传染”它的邻居。这些母星可能注定会消亡,而比邻的其他星球,比如地球,可以收养它的孩子。”

当克兹芬克在地球上四处寻找ALH84001上的磁小体链时,其他科学家正在张罗扫荡火星表面。NASA喷气推进实验室的科学家们正在起草一项把火星岩石样本送回地球的任务计划。目前,这项任务还没有具体的时间表或资金支持,但麦凯伊告诉我们能,如果细菌曾经在火星上生存过,那里就会有它们的化石遗留,等待着我们被发现。“磁小体相当顽强,”他说,“对细菌来说,它们就相当于骨骼。”

来自匈牙利的研究人员们近日宣称,在人类找到了第一颗有火星生命痕迹的陨石后,现在发现了第二颗有生命痕迹的火星陨石,官方称这颗陨石为ALH-77005,研究人员描述称,这颗陨石的内部保留着有机生命体的纹理和特征,矩形方框中标记的区域就是科学家们认为有“生命痕迹”的区域。

紧接着在上世纪90年代初期,一个分析员拿起这篇ALH84001放到电子显微镜下,他很快意识到看到的不是块普通的陨石,看上去是块火星的碎片,石头有着和1979年找到的火星陨石匹配的特征。更多的科学家开始研究那个样本,他们最后终于发现有看上去像碳球的东西。

是耶?非耶?

在克里斯·麦凯伊(Chris McKay)看来,如果这是真的,那可是个令人沮丧的消息。“我的工作是寻找地外世界的生命,”麦凯伊说。他是一位在位于加州山景城的NASA埃姆斯研究中心工作的科学家。“不仅仅是生命,还有一种我称为第二次创生的现象。”

麦凯伊告诉我,两者的区别非常重要。举例来说,如果我们在太阳系的其他地方发现了生命,而且这种生命的生化系统与我们自己的有相似之处——比如有DNA和熟悉的蛋白质——那我们还是无法评估生命在宇宙中到底是罕见还是寻常的。火星可能把生命“传染”给了地球,反之亦然。不论是哪种情形,火星和地球都可能只是幸运儿,是宇宙这个生命荒原中的例外。

但如果我们发现了真正的“第二次创生”,我们生活在一个丰饶的宇宙中、生命才是这个宇宙的常态就有了证据。“只发生了一次(创生)还是两次,这可是天差地远。”,麦凯伊解释道。

有四条独立证据链说明ALH84001含有生命迹象。其中最直观的就是嵌在岩石中的微型管状物的存在,形状类似于地球上已经发现的细菌细胞化石。科学家还检测到了矿物沉积的痕迹,而这种沉积一般是生物活动的副产品,以及通常来自陆生微生物的有机化合物液滴。让克兹芬克最为激动的是第四条证据——这块陨石含有被称为磁小体的微小磁性晶体,一些种类的细菌用这种晶体来感知地球的磁场。

这些发现促使NASA在1996年的一次大型新闻发布会上宣告“火星存在生命”(编者注:据Nautilus网友指出,NASA并没有明确宣布火星存在生命,而是声明这些证据“与存在生命相一致”——consistent with biological origins),并在一篇发表在《科学》杂志的论文上发表了同样的声明。克林顿总统称赞了这一研究:“如果这一发现能够得到确认,它将是科学揭开的宇宙之谜中,最惊人的洞见之一。”生物学家、地质学家、行星科学家和物理学家们纷纷要求NASA给他们寄去这块石头的碎片,好让他们尽快展开确认或驳斥这一声明的工作。

其后数年,大多数科学家的结论是这些证据不足以支持,或者至少不能可靠地证实像“外星生命存在”这么大的事。许多实验显示,“细菌化石”,矿物沉积和有机化合物都可能由自然的、非生命的过程塑造出来。

但时至今日,克兹芬克都坚持认为,除了火星土著生命形式的遗留物以外,对磁性晶体的其他解释都很勉强。他是在1996年收到样本的科学家之一,在那块样本里,他和一些同事发现了数十亿磁性晶体。用一台扫描电镜(这些磁性晶体的尺寸通常大约是一米的十亿分之几),他们发现,27%的晶体与地球细菌产生的晶体难以区分。

这一结果于2000年发表,克兹芬克说,至今还没有能够合理解释磁小体存在的无机化学机制。“最容易想到的解释?生物学。”

克兹芬克在自己办公室电脑上打开了一些磁小体的图像;它们看起来像微小的珠子。 他说,在地球细菌和火星陨石上发现的磁小体有两个与众不同的共同点:它们的形状和纯度。磁体含有磁石晶体,一种常见的磁性矿物。自然形成的磁晶形状是八面体,但在细菌身上,演化把它们塑造成了细长的小珠子,增强了它们的磁性特性,并使它们有了更好的指南性。

和其他普通磁体相比,磁小体中的晶体还格外纯净。“磁石是一种‘收破烂’矿物,”克兹芬克说,“它会吸收许多不同的杂质,结果降低自己的磁性。而这些晶体是纯净的,”他说,敲了敲电脑屏幕上的一张图片。“我们从没有在生物界之外见过这些东西。”在NASA研究者1996年提供的四条证据中,只有磁小体这一条还未被证伪,他这样说道。“还差得远了。许多人都试过,但我还没有见过任何(非生的)东西可以造就这些晶体——即使是本身就有这些特征的晶体也不是这样的。”

即使如此,克兹芬克的大多数同事并没有被他的论点说服。麦凯伊说,细菌的磁小体通常以长链形式出现,更像一串珠子,而不是单独的晶体。“如果磁小体是一串项链的样子,那就能说服所有人,而不仅仅是乔了。如果乔在一块陨石里找到了那个,我就会说‘没错,就是它!’”如果发现的是一串磁小体,是不是就能无懈可击地证明火星曾经能维持生命存在了?麦凯伊说,“链状的,的确可以。单独的晶体嘛……”

图片 9细菌的磁小体链。图片来源:asknature.org

盖恩斯维尔应用分子演化基金会主管,生化学家斯蒂芬•本纳(Steven Benner)同意麦凯伊的评估,但也表示克兹芬克的观点还没有被证伪。“乔的观点是少数派,”他说,“一个有趣的假设。在考虑所有情况之后,我不认为(陨石里存在过)火星生命可能性被完全排除了,而且我认为对于陨石里存在生物迹象这个观点来说,乔的论据最为有力。”

克兹芬克很了解那些反对意见,他知道,要想说服他的同事们,自己必须找到磁小体链。他说,问题在于,要在从火星陨石的硬石基质中分离出这些磁小体的同时不把它们清除掉,是极端困难的。要实现这么精细的切割,唯一可行的工具是一种叫离子研磨机的机器,它能够对陨石发射原子束,将磁小体周围的物质切除。这有可能揭示出目前侦测到的这些单独晶体是不是延伸到岩石深处的链条的一部分。克兹芬克正计划在日本研究者的协助下使用这种方式研究这块石头。

图片 10位于火星的水手号峡谷是太阳系最大最深的峡谷。科学家认为它的形成与液态水不无关系。图片来源:Wikipedia

而这第二块岩石位于与第一块岩石的位置类似,也是在南极洲被发现的,并不是美国科学家发现的。它是在日本国家极地研究所在1977

1978年任务期间在南极大陆上发现的,并命名为其为ALH-77005,现在,科学家们也在当中发现了微生物活动的痕迹,这是否意味着遥远的火星古代,确实有生命活动出现过,那么现在的火星上还会有生命存在吗?

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毫无疑问,第一块和第二块陨石的发现将是强有力的证据,将帮助人类回答一些最古老的的问题,它对人类了解火星历史产生的影响将极为深刻。

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我们都知道,碳,至少在地球上是构成生命的主要元素。老资格的科学家David Mckay领导研究小组开始研究,小组全力投入岩石样本,但也带来了更纯正的发现。样本的那些小珠里存在的化学成分是与地球上的生命相关联的,至少在电子显微镜扫描图像里显示出疑似存在有机物,似乎像条虫子!

在克兹芬克位于加州理工学院的办公室墙上,挂着一张这块陨石的黑白照片。放射性年代测定显示,这块石头成型于大约40亿年前,当时火星是个更加温暖潮湿的地方。一千六百万年以前,陨石撞击火星把火星表面的碎片炸进了太空,这块岩石被推向了地球。

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那是在1984年12月,NASA地质学家在南极收集陨石时找到了一个古老的样本,陨石有着不一样的颜色,有点绿色,但大部分是灰色或褐色。回到NASA在休斯顿的约翰太空中心,那里储存着大量的石头,它的编号是ALH84001,不管它古老的颜色,科学家设想它是小行星的碎片,所以石头都被归类在陨石组,被放置了6到8年。

再挖深一点

一些研究者认为,未来的任务有可能会在火星上找到甚于磁小体和化石的东西。比利时根特大学的生化学家加埃唐•柏冈尼( Gaetan Borgonie)认为生命有可能仍然在火星幸存,隐藏在地下。他说,这些生物看起来可能会和他所发现的地球上的地下生态系统中的生物有些相像,而后者几乎还没被探索过。

从2008年末开始,柏冈尼就带领着一支团队,他们发现了地球上居住地最深的生物——一种新的蠕虫,生活在西非金矿距离地面将近4公里处的地下。研究者根据浮士德传说中的魔鬼梅菲斯特,将它命名为Halicephalobus mephisto。虽然这种蠕虫只有大约半毫米长,但它还是比科学家事先预期会在这个深度发现的简单细菌要大得多、也复杂得多了。这种来自地狱的蠕虫——一些新闻报道里这样称呼它——食用的是岩石中靠矿物为生的细菌。

这一发现有助于引导科学家寻找外星生命的研究。地球上的大多数生命都生活在深深的地下,没有智力,体型微小,在火星上可能也一样。“如果生命是从那里起源,这些动物或植物就应该已经演化了三四十亿年,而且有可能仍然在那里。生命总是能找到办法的。总是能找到的。”柏冈尼说,“如果NASA 或ESA(欧洲航天局)开始在火星上挖掘,他们必须得挖深一点,不过我觉得我们有五成以上的机会找到第一个外星生命。”

并不是每个人都同意这一观点。在斯蒂夫•莫契斯(Steve Mojzsis),一位供职于科罗拉多大学的行星地理学家看来,火星上缺少明显的生命迹象,这严重挑战了生命曾经存在过的可能性。“地球生命占据了最干燥的沙漠与最寒冷的冰川,最巍峨的高山和最深的沉积层——它遍布于这颗星球上。我们的星球上有一整层存在生命活动的外壳。但火星呢?没有任何迹象。我们已经像50年代太空恐怖片的颠倒版一样把一队侵略飞船送上了火星——但我们什么也找不到。”

解决办法可能是继续挖。麦凯伊正在推动一项寻找地下火星生命的任务,在位于火星北极附近的一处冻土下钻探一米左右。这个项目叫“破冰生命”(Icebreaker Life),如果获得NASA批准,将于2018年启动。麦克凯伊一开始想钻10米左右,穿过到可能已被强烈的日光辐射杀菌的表层之下。但在航天器上装载一个超过9米的钻头会让任务严重超支。

另一个选项是把一个拆开的钻头装上航天器,在火星上安装——这也是不可行的,因为目前还没有机器人能灵活到执行这样的任务。所以麦凯伊和他的团队就满足于在航天器降落后,旋转到垂直位置的一米钻头了。

麦克凯伊已经在南极测试了“破冰生命”的一些组件,表明一个标准钻头用大约一个小时可以钻1米深。全力运作时,“破冰生命”可以每打5厘米就用刷子收集样本,并把它们传送到可以探测酶和其他生命迹象(可能甚至会有完整的活的微生物)的仪器里。

如果在火星上发现了生命,它与地球生命的关系就能通过基因分析决定。克兹芬克关于火星母星的假设会被证实,或者麦凯伊会找到他的第二次创生。但就算火星上没有发生过第二次创生,生命从他处独立起源的可能性仍然存在——在科学家已经发现的几百个围绕遥远恒星公转的行星之上,甚至可能在我们自己的太阳系深处。

1996年,美国宇航局的科学家声称在火星陨石中发现了微生物生命的证据,这块陨石被称为ALH84001,因为科学家们在当中发现了一些独特的生物痕迹,那快着名的火星陨石据信在40亿年前于火星上生产的,并在大约13000年前降落在地球上。克林顿总统在当时发表讲话称:“今天,ALH84001在数十亿年和数百万英里之间与人类对话。”当时的研究者指出,很难反驳这块陨石中的微生物痕迹,因为难以证明标记是由非生物过程形成的,也不太可能是在地球形成的。

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(钟与氏Darla/编译)在探索地外生命时,一些科学家把探测器送上火星,向太空中发射望远镜,用巨型射电望远镜扫描天空,而地球生物学家约瑟夫·克兹芬克(Joseph Kirschvink)却认为,外星生命存在的第一个明确迹象可能正躺在NASA约翰逊宇宙中心一个架子上,包裹在一块刚好掉落地球的火星岩石里。

全球的实验室都要求将岩石的样本让他们自己做分析,最后,在经过几个月的激烈辩论后,并没有形成共识。当时发表的论文支持这个观点,但是更多的人持反对意见。许多研究员确实那是岩石的成分,那个似乎是火星生命的痕迹实际上是由矿物质活性造成的。多数人会说来自这个火星早期的陨石其实没有生物活动,开头那些推论是错误的。

最终,这块石头着陆在了南极冰盖上一片叫艾伦山(Allan Hill)的区域,并于1984年被陨石探索者寻获。科学家根据日期和发现地点命名它为ALH84001。通过分析岩石孔内保留的气体,科学家追踪到了它的火星出身——这些气体与70年代登陆火星的两艘“维京”航天器检测到的火星大气的化学成分相符。

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