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火星生命的三大不解之謎

文|Becky Ferreira

在科學家發現早期的火星上可能存在水生環境後,人類不斷探尋其生命存在的可能性。而新發現的甲烷暗示,也許地底躲著不需陽光的生態系。—— Becky Ferreira《紐約時報》

除了地球之外,火星是太陽系中最常被探索的星球。我們派去的探測機器人發現,這個星球太乾太冷、接收的輻射太多,科幻小說裡想像出的充滿心機的人型機器人或長著觸角的入侵者根本無法生存。 讓我們看見這個紅色星球深沉的過去,當時的環境條件比現在更有利於生命存活。 2020 年夏天,美國太空總署(NASA)發射了最新探測器「毅力號」,到太空執行一項為期7 個月的火星之旅。如同它的前輩「好奇號」,毅力號將在古老的火星湖床遺跡上著陸。它在那裡的發現,加上中國和阿拉伯聯合大公國發起的探測任務,將協助我們瞭解火星40 億年前的年輕樣貌,以及其表面是否曾有生命跡象。

早期的火星究竟多適合居住?
Q.早期的火星究竟多適合居住?
這是一幅寧靜的景像:一條河流流入一個盈滿火山口盆地的廣闊湖泊。海浪拍打著海岸線;沉積物堆積成三角洲。一個泥土結塊的湖床。

這是可能適合生命居住的水生環境,而這曾是火星上常見的景象。

「湖泊和河流曾經存在的證據是不容置疑的。」毅力號計畫的科學家暨加州理工學院地球化學家肯・法利(Ken Farley)說。
火星生命的三大不解之謎
雖然火星曾是個濕潤的星球,關於它早已失去的水體之起源、範圍與壽命都存在極大爭議。

例如,早期的火星可能被活火山的氣息加熱, 這導致大氣層增厚並讓火星的永久凍土開始融化。猛烈的小行星撞擊可能還引發了274 公尺高的超級海嘯,淹沒了火星的陸地。甚至有爭議性的證據顯示,火星北部低地曾有一片海洋。

「這是奇怪、短暫、瞬間的事件,還是確實曾有一片海洋?」法利說。「我會說並沒有一個共識。關於這點,有各種不同的説法,我們確實需要更多數據來解決它。」
火星生命的三大不解之謎
一個主要問題與火星的水域壽命有關:沒人知道到底需要多長時間,生命才會出現在一顆星球上,包括地球。但穩定的水域存在時間愈長,生命形成的機率就愈高。

在好奇號穿越古老湖床蓋爾撞擊坑的8 年旅程中,探測器發現了沉積物,顯示水域至少存在幾百萬年。好奇號還發現了有機化合物,即我們所知的生命關鍵成分。

「我們從好奇號提供的資料發現,火星曾經是可以居住的。」加州大學戴維斯分校的行星地質學家暨好奇號科學團隊成員唐・桑默納(Dawn Sumner)說。
火星生命的三大不解之謎
當然,「可以居住」不代表「有生物居住」。火星表面暴露於有害的太陽輻射和宇宙輻射,這可能降低了複雜多細胞生命的形成機率。

「如果火星上曾有生命,他們可能演化出強大的抗輻射能力。」桑默納說。

地球上就有一些極端微生物能承受強烈輻射, 他們通常可以很快修復自己的 DNA。所以,想像可能有火星微生物能承受輻射的衝擊並不是天馬行空。而且,如果地面環境條件變得特別惡劣,他們或許還能撤退到地底。

「從人類開始能夠使用 DNA 的革命中,我們學到關於生命最重要的一課是:生命無處不在。」法利說。「這太神奇了,生命會填滿自己能夠進入的所有生存環境,而且會在相對較短的時間內完成。」
火星為何變得不太適合居住?
Q.火星為何變得不太適合居住?
火星往昔的綠洲現今都已成為遙遠過去的幻影, 而現代的火星只剩下乾枯的外殼。相形之下,地球在其大部分生命歷程中都適合微生物居住,其生物多樣性千萬年以來也持續蓬勃發展。為何這兩個相似的星球卻遭遇如此不同的命運?
火星生命的三大不解之謎
在剛成形時,火星與地球都各自被兩層保護毯所包覆:相對來說較厚的大氣層和強的磁場。兩者地球都仍擁有,火星則兩者皆失。

數十億年前,火星神祕地失去了磁場。沒有了磁場保護,火星大氣層隨著時間逐漸被太陽風侵蝕殆盡,雖然它現在仍保有一層稀薄的天空。

這些改變讓火星相對在過去數十億年而言較無生命跡象,地球則透過板塊運動、大氣變化以及生命的誕生重新創造了自己。
火星生命的三大不解之謎
這對地球人來說是好消息,因為我們需要這些過程來存活。但火星過去數十億年來的死寂可能有助於我們重建它的早期歷史。

「生命發展在地球上一帆風順,很難追溯它的源頭。」桑默納說。「地球上,一切萬物都被現代生命的有機物質所覆蓋。」

「在火星上,有件超酷炫又令人興奮的事⸺ 因為火星沒有板塊,它的表面有很大部分散布著超級古老的石塊。」她繼續說道。「這是嘗試瞭解早期星球樣貌的好地方。」
火星現在適合生活嗎?
Q.火星現在適合生活嗎?
火星上的探測機器人發掘了無數關於這個紅色星球的知識,但它們從未找到那裡目前有生物居住的確切證據。生命,至少我們在地球上所認知的生命, 在火星表面看起來似乎不可能存在。

「如果現在火星上有任何生命,它至少需要一些液態水。」桑默納說。「火星表面現在非常乾涸。超乎想像的乾。如果現在火星上有生命,它可能存在於深層的地表之下。」

有證據顯示液態水被鎖在地下儲水層,所以也許地底躲著不需陽光的生態系。如果這些棲息地存在的話,它們就無法被我們的探測機和登陸器所偵測。
火星生命的三大不解之謎
法利說近期在火星大氣層中發現的甲烷和其他氣體是「誘人的可能性預兆」,支持人們對於地底火星人的猜測。地球上許多微生物都會產生甲烷, 因此,火星上的氣體可能可以追溯到地底深處的外星生命形態。

配有能探測甲烷的光譜儀的好奇號,記錄到火星表面氣體有至今仍無法解釋的奇怪飆升數值, 為此一謎團再度籠上迷霧。

不幸地,環繞這個紅色星球的衛星仍無法替這些讀數提供更多證據,而新的 NASA 與中國探測機可能也無法解答這個謎團。
甲烷也可能透過與生命無關的各種自然過程產生。有些專家,例如桑默納,便說火星上有甲烷「並不令人意外」,因為火星擁有在沒有生命跡象的情況下,產生甲烷所需的所有地質過程。

在火星上發現生命,不管是以古老化石或是地底儲水層的形式,都將是人類歷史上最重大的突破之一。終於,我們找到另一個有生命的星球,即便它蓬勃的生命已然終結,這發現暗示著至少生命在宇宙間偶然出現了兩次。

但即使我們沒有找到火星人,「火星是我們想解答地球生命的問題時,可以探尋的地方。」桑默納說。這個紅色星球依舊是一顆奇異的時空膠囊, 讓我們追尋生命首次在地球萌芽的起源,以及假如所有使我們身處的世界適合生存的因素,沒有按照正確的方式運行的話,這個世界可能會走向何處。

 

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