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很遺憾,火星上的甲烷和「有機物」並不是存在生命的有力證據

從 1976 年夏天著陸火星的維京號開始,美國太空總署(NASA)派出無人探測器前往火星尋覓有機分子已逾 40 年,苦苦等待,NASA 終於在2018年 6 月 8 日宣布重大消息,2012 年 8 月著陸火星地表的火星探測車好奇號(Curiosity),首度從火星一塊擁有 30 億年歷史的沉積岩中發現有機分子,包括噻吩(thiophene)、甲硫醇(methanethiol)、二甲基硫醚(dimethylsulfide)、2-and 3-methylthiophenes 等,表明該星球數十億年前的環境條件有能力滋養生命。

該圖片是歐空局(ESA)羅塞塔飛船(Rosetta)於2007年2月24日飛經火星時,其上的OSIRIS儀器拍攝到的火星真彩色圖像。

地球上出現生命這一事實是無疑是現代科學的巨大奧秘之一。 我們從很多方面了解生命如何從數十億年前的單細胞,相對簡單的狀態演變成為現在我們的生態系統和生物圈中的多樣,複雜,差異化以及宏觀的生物體。我們知道早期的太陽系充滿了生命的成分,早期的地球有這些成分。當然除了地球之外,年輕的火星也可能擁有同樣的條件。

美國宇航局(NASA)的好奇號探測器在火星上發現了古老的有機分子,這是嵌入了數十億年的火星沉積岩中發現的。它們含有碳和硫,可能與地球以外的生命有關。(或者,也也有可能僅僅來自於地質。)

但是,為這個世界上的生命活動提供物質條件的情況並不能一定要有生物存在。事實上,儘管我們取得了很多科技進步和成就,但我們還沒有能力從科學實驗室的非生命中創造生命。就在前天,NASA宣布其好奇號火星探測器取得了兩個重大發現:

在30億年前的岩石中發現了古老又耐寒的有機分子。

火星大氣中的甲烷隨著季節的變化而變化,而且可以重複地在多年的時間內進行。


這些無疑是非常有趣的發現。但是他們是否意味著火星上的生命?很可惜答案是——幾乎不。

首先,我們必須認識到,我們所認知的有機分子和科學家稱之為有機分子的東西可能是非常不同的東西。我們傾向於將「有機」這個詞認為是通過自然過程產生的生物的一部分。有機分子可能是脂肪酸,蛋白質,糖或澱粉,甚至像DNA一樣複雜。這些生物學上有趣的分子確實是有機的,並且對我們所知道的生命至關重要。

普遍的有機分子遍布宇宙,包括最大的附近恆星形成區域:獵戶座星雲。不久的將來,我們可能能夠在其他恆星周圍的大氣中尋找生物印記。

由於碳是整個宇宙中第四豐富的元素,僅次於氫,氦和氧,無論你在哪裡看,它都會很常見。大多數恆星的碳含量很高,我們在太陽系中發現的所有岩石都是如此。有機分子可以像一氧化碳一樣簡單,它們在年輕的大質量恆星,星際氣體雲層,小行星和隕石周圍,廣泛存在。

這是由Mars Exploration Rover拍攝的赤鐵礦球體(或「火星藍莓」)。這幾乎可以肯定是火星上以前的液態水,甚至可能是過去生活中的液態水。

不可否認火星是個非常有趣的星球,因為它包含了過去存在液態水這一歷史的有力證據。有幾層暴露的沉積岩,有充滿赤鐵礦球體的平坦的地方,乾涸的河床以及其中的牛仔彎,等等。經過分析,我們甚至發現大量的冰凍結在火星地表下面,並且證明了存在沿著地表流動的水。

牛頓隕石坑內的顏色增強視圖,顯示了反覆出現的傾斜線條,為今年發現在火星表面上流動的液態水提供了最有力的證據。

火星的大部分表面在很久以前就變得乾燥和寒冷,但十億年年前,液態水和適宜生命溫度這樣的條件是存在的。雖然這是推測性的,但可能的是,在很久以前火星上就有生命的存在,而且某些形式的微生物生命可能依然在這低溫中存在。這也是許多致力於火星研究的科學家最大的希望。在20世紀70年代,第一批火星登陸艦(海盜1號和2號)在火星表面著陸,並進行了著名的標記釋放(LR)實驗。

標記釋放(LR)實驗採取了一個火星土壤樣本,並在其上施加了一滴營養液,所有的營養物都被放射性碳-14標記。然後放射性碳-14將被代謝成放射性二氧化碳,只有在生命存在的情況下才能檢測到放射性二氧化碳。

在航天器發射到別的星球之前必須其進行滅菌的過程(通常是「乾熱滅菌」),被認為是保持其他世界免受地球污染的執行標準。

檢測到放射性二氧化碳,這是LR背後的邏輯。但存在問題。放射性二氧化碳也可以通過純化學反應無機生產。早在2008年,鳳凰登陸器曾檢測到土壤中的高氯酸鹽,這可能是LR實驗中第一次正面解讀的原因。由於在加熱時,高氯酸鹽可以在某些化合物存在的情況下產生氯甲烷和二氯甲烷,檢測到Viking 1和2的確切化合物。但問題在於,當火星土壤暴露在強烈的紫外線輻射下時,可能已經產生了這些化合物,而這根本不需要存在生命。

火星上產生的甲烷有多種潛在途徑,包括生物和地質,這是問題的所在。

通過好奇號火星探測車,我們現在已經發現,火星表面有甲烷排放,並且甲烷是季節性的。這可能來自被稱為甲烷包合物的地下礦物,其可能以多種不同的方式出現。相比較地球上的甲烷主要來自生物活動:比如哺乳動物和微生物。但是你可以簡單地通過讓水流過並穿過某些亞表層岩石,如橄欖石來得到這種氣體。

在科學中,如果你想解釋新的東西,你總是默認最簡單的解釋。但是最簡單的解釋是什麼?這是一個需要最少數量的新假設,超出我們已知的必須存在的假設。

火星上的大風隕石坑是好奇號探測車的著陸點,並且包含大量暴露的沉積層。在裡面發現的是過去在火星上所發生的事情的證據。

好奇號火星探測車降落並獲取數據的大風口曾經是一片充滿水的湖泊,而如今已經乾涸。它看到的甲烷可能有最終的有機成因,但沒有理由認為必定如此。無機過程在這裡也是可能存在的,並且它們充分考慮了數據,不需要生命過程。

但不用擔心,預計在2020年將推出兩款下一代的漫遊車:歐空局的ExoMars和美國宇航局的「火星2020」。不是通過間接的推論和可能性,我們可以通過這輛車實際上了解這些分子的來源是地質還是生物。其次保持開放的心態很重要,讓科學而不是我們的希望或恐懼來決定答案。證據正在建立,我們終於對火星的工作方式有了更加深入的了解。


所以這些有機物是來自地質還是其他生物,在2018年,我們還尚缺有力的證據。但在短短几年後,我們可能就會有答案。

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