人气排行榜揭秘火星之谜：科学百科第28期探讨火星上的生命之谜
本期为大家带来：
《你知道吗——现代科学中的100个问题》
本书是阿西莫夫的杰作之一。作者用通俗易懂的语言，深入出地解释了现代科学中的一百个尖端议题。其中，有些是了解现代科学技术所需基础知识，如科学研究方法、二进制数、相对论、亚原子粒子核聚变、熵、晶体、病毒等。有些则是当代科学技术的前沿，如黑洞、统一场论、夸克、快子、金属氢等。作者对这些问题的来龙去脉，目前处种状态、是否有望得到解决等问题均有回答。
第二十八个问题：火星上有生命吗？说实话，对这个问题，我们目前无法给出确切答案，除非科登陆火星展开研究，否则，我们可能永远不会知晓。根据我们目前所掌握的知识，火星上可能存在生命的希望。确实，火星探测器水手九号距火星表面1600公里的位置开展了全面观察，未发现任何生命痕迹。但若以同样方式，从同一高度向地球观察，同样也不会察觉到地球上的生命象。
火星的大气极其稀薄，仅为地球大气密度的百分之一，且主要为二氧化碳。火星距离太阳是地球的1.5倍，其温度会到类似地球南极夜间的低温。在火星的极地区域，低温会导致二氧化碳冻结成固体。在没有特殊保护措施下，人类无法在此环境中生存，事上，地球上的任何生物都难以生存。前往火星的地球人只能在室内或地下洞穴中生活。这是否意味着火星上不存在适应其条件的高级生命形式种可能性极小，但不能完全排除。那么，像地衣或细菌这类简单生物是否存在？它们的存在机会要大得多，可能火星的环境对它们相当友好。
，人们曾期望月球上有简单生命的存在，但这一期望正逐渐破灭，而火星的较低，体积较大，更有利于保留形成生命所需的挥发性物质。火星富含二化碳，肯定还含有水分。有了这些条件，生命就可能诞生。鉴于地球上某些简单生物能在类似火星条件下存活，起源于火星条件的生命形式更有可能。九号拍摄的照片显示，火星条件并非总是如此严酷：火星存在火山区域，其中尼克斯·奥林匹亚火山直径是地球上任何火山的两倍。
这表星在地质上是个活跃的世界，正处于变化之中。火星有曲线状结构，似河道，有些天文学家甚至认为，这些结构暗示着不久以前（从地角度看），这里有水流动。火星极地冰帽似乎有周期性消长。火星可能交替经历长冬和长夏。在长夏时，大气稠密，水流动，可能火星上的生命会在时比我们想象中更繁盛。
火星生命之谜
如果人类的祖先在火星，哪在祖先的时候就有那么先进的文明比现在高多了
火星上的秘密是什么？
火星，在半径至少60亿公里的太阳系范围内，跟地球一样是一颗行星。它直径6千8百公里，几乎只有地球的一半大，质量是地球的11％，在离太阳平均距离2亿2千8百万公里的椭圆形轨道上绕着太阳运转，公转一周所需的时间相当于地球上的687天。火星的自转周期周期(ｑī)：事物在运动、变化的发展过程中，某些特征多次重复出现，其接续两次出现所经过的时间叫周期。比地球多37分钟。更有趣的是它也是侧着身绕着太阳旋转，自转轴与轨道平面的夹角为25度，结果就和地球一样有着一年四季的变化。
早在三百多年前，有人就首先发现火星的两极有“极冠”，夏天它会收缩变小，冬天它又扩大地盘。极冠很象是覆盖在火星两极的冰雪。如果是这样，那么它就是火星上存在着众多水分的证明。
1877年，意大利天文学家夏帕勒里用望远镜看到了火星上密布着有规则的线条，他把它们称为天然的水道——河渠。这个名词后来被错误地翻译成“运河”。到了20世纪初，美国天文学家洛威尔又把这些线条绘制成详细的火星河网图，并且大肆渲染大肆渲染(ｄàｓìｘｕàｎｒǎｎ)：无所顾忌地吹捧。，说这些线条是火星上智慧生物开凿的水道。为的是用来引极冠之水去灌溉沙漠里的农田！
事实上，火星上有“运河”的说法始终没有得到大多数科学家的承认，甚至有没有这些线条都使人怀疑；有些天文学家尽管作了很大的努力，还是没有能够肯定地见到它们。
好多年过去了，人们始终没有得到一点关于火星上存在着智慧生物的证据，也没有任何一个天文学家敢于认定在火星上有高度进化了的生命形态。
但是这并没有排除火星上存在低级生命的可能性。随着科学技术的发展，进一步观测结果告诉我们，火星上有一层薄薄的大气，主要成份是二氧化碳；另外也有氧气和水分，尽管数量很少。火星温度很低，但是并没有低到生命不能生存的程度。有人还在实验室里作了实验：某些苔藓类植物和微生物，能够在模拟火星温度和大气的环境中生活和成长。
到了20世纪60年代，空间科学技术的迅速发展提供了探索火星的崭新崭新(ｚｈǎｎｘīｎ)：极新；簇新。机会，使人们有可能发射宇宙飞船奔向太空，到火星那里去进行近距离考察，甚至直接降落到火星表面，以便最终揭开火星上有无生命的秘密。
196４年，美国发射了“水手４号”飞船，在离火星表面大约1万公里的高空掠过，发回了22张照片，这是人类第一次有机会近距离观察火星。观察表明，火星表面被陨石撞击得坑坑洼洼，荒芜而原始，干燥而冰冷。
五年以后，“水手6号”、“水手7号”两艘飞船接着出发，飞到靠近火星三千五百公里的范围里侦察，除了拍摄200多张照片外，还进行了复杂的科学测量。从飞船发回的照片来看，并没有给人们带来令人鼓舞的新消息，相反，火星上的实际情况似乎比人们预想的还要糟：大气更稀薄，温度也更低；极冠不是水冻结成的冰雪，而主要是二氧化碳冷凝的干冰。
又过了两年，“水手9号”开始远征了。1971年11月13日，它作为另一颗行星的第一颗人造卫星在离火星表面只有1280公里的轨道上飞行，拍摄了7000多张照片，进一步证实了以往多次考察的结论：火星上并没有江河和湖海，像撒哈拉沙漠那样干燥，像南极洲那样寒冷；火星大气极其稀薄，主要成份是二氧化碳，还有极少量的氮、氩、氧和一氧化碳等等；气压只有地球大气压的二百分之一，水在这样低的气压条件下不可能以液态存在，也不会下雨降雪；纵横交织的“运河”不过是大体上排列成行的间隔很近的火山口和黑斑；水蒸气的含量比预想的还少，即使丰富的地区也只有地球上大气里水蒸气含量的千分之一；这里有高峻的火山，有的比珠穆朗玛峰珠穆朗玛峰：世界最高的峰。还要高几倍。
但是，“水手9号”也发现了一个令人惊异的事实：火星上虽然没有“运河”，却存在着很长很宽的干涸河床，最大的一条竟有200公里宽，1500公里长！这是什么原因呢？没有水怎么能有河床呢？这是不是说明：尽管现在的火星大气稀薄，缺氧缺水，暴露在紫外线、宇宙射线和陨星体轰击的威胁之下，可是在历史上，也许由于火星倾斜角度的变化，也许由于太阳输出能量的增加，更可能是由于火星曾经非常活跃，火山活动强烈，把内部大量的水蒸气和二氧化碳喷射出来，它也曾有过一个具有正常气压和丰盛水分的温暖时期呢？如果是这样，那么火星上就有可能出现过生命。
当然，“水手9号”并没有回答火星上是否有生命的问题。因为这不是它的任务，它的任务是寻找一个合适的比较理想和更有希望找到生命的地点，为下一次探索火星生命之谜的飞船着陆作准备。
1975年8月20日和9月9日，“海盗1号”和“海盗2号”出发了。它们长途跋涉6亿8千万公里，历时近一年，分别于1976年7月20日和9月3日登上了火星，照了相，还进行了生物学实验。这两艘着陆的飞船实际上是两座小型精巧的外太空生物学实验室。
发回来的照片清晰极了：着陆地点是块低平的区域，有洪水流动的痕迹，坑穴很多，地下某个深度可能有永久冻土层；地面物质粘结力弱，颗粒小，散缀有各种大小的岩石；土壤颜色发红，可能是含氧化铁较多的缘故；没有看到苔藓苔藓(ｔáｉｘｉǎｎ)：隐花植物的一大类，主要分为苔和藓两个纲，种类很多，大多生长在潮湿的地方，有假根。等一类的植物，也没有发现任何生物的迹象。
海盗号的观测还证明：火星大气里含有水蒸气，火星的极区是由冰组成的，季节性地被二氧化碳所覆盖，它是火星上的“大水库”。
最重要的是生物学试验。外太空生物实验室到达火星表面后，马上开始工作，采样机自动从地面上采取土壤样品，接着分别送到不同的容器里，供三个实验使用。整个飞船事先是经过杀菌消毒的，试验非常严密，完全自动进行。试验结果用无线电发送回地面。
结果怎么样呢？开始的消息似乎令人振奋，但是进一步的分析却证明：火星土壤里并没有微生物，二氧化碳二氧化碳(èｒｙǎｎɡｈｕàｔàｎ)：无机化合物，化学式ＣＯ2。无色无臭气体，比空气重，空气中含量约为0.0４％。虽然很多，却没有找到有机分子，即使有，估计含量也不会超过一亿分之一。
结论似乎应该作出了。但是，争论并没有结束。有的科学家争辩说：火星大着呢！两艘飞船着落的地点算得了什么？两个局部地块可能没有生命，但整个火星表面却不能得出同样的结论。何况海盗号只是挖了几次样品，数量有限；甚至在飞船着陆的地点，生物实验室的底下，也许就有隐藏着的生命在活动！
火星上为什么有生命
火星生命的形成和消失 来源：《飞碟探索》 现在的火星表面受到致命的紫外线辐射， 而且可能覆盖着一层过氧化物和超氧化物。 如果类地球生物散落到火星表面，几分钟之内便会化为灰烬。 从美国发射的两艘“海盗”号登陆舱发回的数据表明:火星表面不存在有机物。 但是分析一块最新形成的陨石发现，大约1.5亿年以前至少在火星地表下面存在有机物。 在最近200万年的时间里，火星表面的状况可能未发生过改变。 我们对地球生命的起因尚未弄清，更不用说火星上的生命了。 尽管如此，假设火星上的确曾有过生命存在，我们就可以对其命运做若干推测，这将有助于将来探寻火星上已灭绝或尚存的生命。 地球微生物已经占据了地球上的每一寸土地， 从最冷最干的南极岩石表面到温泉和热液出口(此处微生物能在113℃高温下生存)。 因此，如果火星上出现过生命，则应有大量供此类生命生存的栖息地。 生命迁移 我们还不清楚火星上的生命是怎么形成的， 但它可能出现在诸如热液出口或火星上的海洋这样有稳定水源并能提供某种形式能量的地方。 在火星的历史进程中，热液中心的成分可能通过断层和断面的交汇处相互联系。 例如，其体积相当于覆盖整个火星10米深的一层水可以最深下渗达0.8千米， 而一层100米的水则可以形成近43千米的含水层。 含水层内物质可以通过热液传递产生运动。 含水层本身受热时，水产生密度反差，浮力驱使水流动，于是便形成上述运动。 现在地球上主要有两种地方存在热液对流，第一种与岩浆活动和喷发有关，主要位于各板块边缘。 第二种则在深海海底， 此处海洋地壳中保存的热量驱使大量海水以相当低的温度环流。 早期火星可能缺少构造板块和海洋板块，所以除地壳中的低温水对流之外，由喷发和碰撞生热引起的岩浆活动可能是热液对流的源动力。 岩浆侵入1000立方千米范围引起的环流可持续10万年之久。 由于热液循环水的不断渗入，下渗的含水层因此能长期得到补充。 随着热液活动的减少，大气冷却，范围不大的河流运动日渐消失。 火星上某些群山很年轻，只有10万年。 因此任何火星海洋里或者火星地表之下有流水的地方，都可能有生命赖以生存的物质。 最古老的赫斯伯瑞尔·普朗尼平原位于赤道以南约20°， 可能是最后冻结的地方之一，因此可能留有火星上最高级的有机物的遗迹。 当假设存在的河流汇入海洋时，如果水流丰富而且平稳，生命移居到地表之上就比较容易，于是微生物就可能发展到陆地上。 如果水流量不大， 地表下的生命仍有可能发展到地表上。 假设能证明陆栖生命的确存在， 则有机物可以选择在盐湖或冰层覆盖的湖泊里生长，这些湖泊便可能成为火星生命的栖息地。 地球上的原始细菌成功地移居含盐量很高的水中， 甚至盐分已饱和的半干海洋中。 它们是至今仍生活在死海和大盐湖的仅存有机物。 检查火星风化层内的硫和氯以及是否有硬壳时发现，火星上的盐湖曾出现过集中的盐溶解现象，但现在没有了。 环境恶化影响生命 随着火星大气压力下降，火星环境对所有地表生命更加不利。 研究人员伊姆雷·弗里德曼、克里斯·麦基和大卫·韦恩威廉斯概述了火星上的水的四个时代。 其中三个时代已经在今天的南极发现了类似的栖息地。 在英国星际协会探寻火星上生命的专题座谈会报告集中，韦恩威廉斯有一篇论文概述的这四个时代是: 第一时代:有大量的水。 无论是在四面临海的陆地，还是在温泉或深层地表下都有大量的水，这可能是生命起源的必备条件。 火星上可能出现的流水泛滥是南极的季节性解冻河流，这些河流很适合光合藻青菌的生长。 第二时代:水的存在仅限于冰下湖泊。 在南极干谷可以发现冰下湖泊，湖泊上覆盖的冰常年不化，但冰层下的流水中生长着细菌群。 这种湖泊的温度对生命起源而言可能太冷，因此需要热起来。 所以生命需要迁出这种环境，要么一旦环境恶化将被扼杀。 第三时代:水只限于南极干谷等地多孔岩石中的水分。 在这种环境下，微生物濒临灭绝边缘。 这些有机物已经尽可能忍受干燥。 在热力定律起作用之前， 生物的进化和适应只能到此为止。 第四时代:沙漠化的火星表面。 火星表面完全不适合生命存在。 当火星地表水越来越少时， 可能有能忍受低温和潮湿的地表有机物经过自然淘汰生存下来。 当近地表变得不适合居住时， 只有地下深层的有机物可能在化学合成的自给自足的系统里生存着。 温度低于0℃时热液在火星表面各处渗透， 但这种渗透并不一定均匀。 因此，火星上某些地方可能先冻结，然后再是其他地方。 冰层可能有效地阻碍了地表上与地表下有机物之间垂直和水平的移动。 火星上可能缺少板块结构，因此可能形成两个互不相干的水域。 不同水源与假定的生命形式之间可能在空间和时间上分布均不相同， 这种可能性令人兴奋。 火星上各地冻结时间不同，估计是从两极逐渐发展到赤道，这就保护了处于不同发展阶段，从原细胞到单细胞生命的有机物。 从现在的火星上可以找到这种迹象。 找寻火星上的微体化石和多分子化石 火星上的生命是否能在热液系统中延续至今只能由直接取样来确定。 但是， 生命延续时间越长， 越有希望在广袤的外空间找到留有生命栖息遗迹的化石或生物化学标记。 我们该去哪里找这些分子呢?迈克·罗素和他在格拉斯哥大学的同事指出:生命可能产生于一个极不均衡，与热液对流有关并受之驱动的化学系统中。 即使地球大气中的氧足够供给更多物种生存， 很多适温细菌仍被迫生活在热泉和潜流中。 联系到这一点，就能帮助我们寻找火星上的生物化石。 例如，迈克·罗素指出，从断层中可望找到亚硫酸盐镁磷钙铝石，其长1千米左右，宽约10米， 形成于古热泉或潜流中。 火星上峡谷、河床和冰水扇形地貌的存在就是曾有过水流的最好的迹象。 而且很可能在火星历史上的第一个百万年内，河床底的碎石间仍有水流过。 在早期大气中，水被二氧化碳炭化，或从深层岩浆中直接析出。 当水渗入或自流到内陆海或湖时，可能与镁铁质岩屑发生化学反应。 一些科学家推测，火星上现存的有机化合物遗迹可能为我们提供线索，看看哪些化合物组合能形成生命，哪些不能。 同在美国国家航空航天局阿莫斯实验室工作的特萨·卡纳瓦雷蒂和罗可·曼西内利提出: 如果火星上许多年以前存在氨基酸之类的有机物，那么表面氧化层下面的有机物遗迹就仍能保留到今天。 只有当氨基酸在含水或冻结的表面沉积层中时才能保留外消旋作用。 所有陆栖生命的新陈代谢都采用一种氨基酸异构体。 如果没有这种异构体， 就很难确定这种氨基酸是非生物源还是生物源。 此外，根据对火星上氨基酸外消旋的推测，杰弗里·巴德指出: 火星上的核酸也可能在与氨基酸类似的条件下保存下来。 但是，实际数据显示，作为核酸支柱的核糖寿命极短，在4℃条件下只能存活44年。 因此，在发现氨基酸的地方有望发现以核糖为基础的遗传信息，甚至它们原来就是共同存在的，当然可能性极小。 NASA阿莫斯实验室的克里斯·麦基和旺达·戴维斯推测，某些冰下湖泊在恶劣气候下仍保存下来，这里更可能有氨基酸保留到今天。 结 论 我们认为早期火星的气候与早期地球的气候有某些相似之处， 因此我们更加关注火星上也可能曾有过生命这一设想。 曾有过很多理论解释地球上生命的起源， 但没有一条理论得到证实。 火星的地质为我们提供了难得的研究取证机会。 如果火星上出现生命是源于热液作用，那么火星上更可能有多个生命发源中心。 而且由于水覆盖面积不大，这些中心在空间上可能互相隔离，因此会出现不同种系的生命。
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