太空突破：火星上的鹽水中可能存在類地生命
科學家對火星上化學物質的分析發現，好氧微生物，甚至是海綿等簡單動物都可能存活於火星上可能存在的鹽水中。
供圖：NASA/JPL/MALIN SPACE SCIENCE SYSTEMS
撰文：MAYA WEI-HAAS
火星，似乎不適合我們熟知的任何一種生物生存。它的表面被強烈的輻射所籠罩。截至目前，科學家只確認火星表面寒冷的地方有水，而且水還是以冰和含水礦物的形式存在。此外，火星稀薄的大氣層中幾乎沒有氧氣。
不過，近日發表在《自然·地球科學》上的一項新研究表明，火星表面可能存在的鹽水，或許能夠吸收足夠的溶解氧，從而支持我們熟知的微生物存在。在某些特殊情況下，甚至有些元素能夠吸收足夠多的氧氣，足以支持海綿等好氧動物。
這一推論並不能確切證明火星上一定有生命，因為科學家們甚至不能確定火星地表上或地表附近究竟有沒有流動的液態水。但是，這項令人驚奇的研究暗示，現代火星的環境可能並沒有我們想像的那樣荒涼。
該研究論文的第一作者、美國宇航局噴氣動力實驗室的行星科學家及物理學家Vlada Stamenkovi?說：「這是關於宜居性的問題，我們從未想過那樣的環境能有那麼多氧氣。它完全顛覆了我們對如今火星上生命存在可能性的理解。」
氧化錳謎團
紅色火星周圍的大氣層主要由二氧化碳組成，另有少量氮氣和氬氣。火星車及火星軌道探測器的測量表明，火星大氣中僅有0.145%的氧氣。科學家認為，這些氧氣可能是陽光使一些二氧化碳分子分解後產生的。
儘管火星大氣的氧氣比例與地球大氣的約21%相比可謂微不足道，但是，有了這點生命必需的氧氣，也有可能發生一些奇特的事情。
2014年，研究人員興奮地發現火星表面存在氧化錳。美國萊斯大學的行星地質學家Kirsten Siebach（未參與本研究）介紹，錳是一種很難氧化的金屬，而且，與火星表面紅色的氧化鐵不一樣，氧化錳的形成需要氧氣或者微生物的存在。
此前，有研究者提出，氧化錳這種化合物的存在表明，遠古的火星大氣層中曾富含氧氣。但是，Stamenkovi?及其同事們的推論則截然不同。
氧氣「拔河賽」
火星地表的平均溫度為-67℃，因此不具備大量液態水存在的條件。截至目前，尚未確切發現火星上存在水窪，只發現地下深處存在水的跡象。不過，科學家認為，火星表面可能存在滷水，即含鹽量非常高的水。
當把鹽加入水中時，水的冰點溫度會逐漸降低。因此，火星塵埃中廣泛存在的鎂鈣高氯酸鹽等鹽，加入到火星的水冰之中，會使冰凍的水變成液體。
但是，鹽會帶來另一個問題：鹽的含量越高，水能保留的氧氣就越少。與此同時，水的溫度越低，它所能溶解的氧氣就越多。這就像是一場拔河比賽，鹽分將溶解的氧氣推出去，而低溫則把氧氣拉進來。為了弄清哪一方能獲勝，研究人員建立了數學模型。
他們構建的模型，測試了6種鹽。這些鹽能夠使水在-133℃到26℃之間保持液態。該模型還考慮了火星表面多個位置的平均氣壓。
令人目瞪口呆的液體
根據模型的分析結果，假想的幾種滷水雖然比純水的冰點低，但能溶解更多的氧氣，供需要氧氣的微生物繁衍。此外，他們用高氯酸鹽做的最好結果顯示，鹽水中能溶解足夠的氧氣，足以支持海綿等複雜生物的生存。（與之相似的是，木衛二冰層之下的水含有的氧氣可能足以支持魚類大小的生命存活。）
該團隊還計算了「最壞的」情形，為該模型所計算的因素提供了些許迴旋餘地。即便如此，鹽溶液仍能含有足夠的氧氣，支持基本的微生物生存。
Stamenkovi?說團隊最初的反應是：「我們都驚呆了！我在不同時間分別又把計算了5遍，確定這是真的。」
現在火星上鹽水中的氧氣濃度，比23.5億年前地球微生物向大氣層呼出氧氣、地球生靈開始繁盛時還要高。而且，火星上氧氣的這一濃度可能已經持續了幾百萬年。
美國華盛頓大學的海洋生物學家Jodi Young（未參與本研究）說，這麼鹹的溶液「是生物體生長的溫床」。她解釋說，在地球上，冰冷的含氧鹽水存在於海冰上的裂紋中，其中能發現許多種生物。
可能正是水中溶解的氧氣，使火星上氧化錳在大氣中氧氣稀缺的情況下得以形成。「我們的解釋不需要任何特別的魔法，因為火星上現在就在上演這一過程。」Stamenkovi?說道。
美國萊斯大學的行星地質學家Kirsten Siebach認為該研究的理念很巧妙，但她也警告稱，幾十億年前火星大氣中存在相似濃度的氧氣，才能形成我們所看到的某些古老氧化物。
她指出：「很難確定這個時間點有多麼久遠。」
隱秘的宜居水窪
當然，在對現代火星微生物興奮之前，科學家們首先需要確認火星上現在究竟是否存在一汪汪液態水。
「我們科學界一直在這個問題上反反覆復。」Siebach大笑著說道。她說，這類水窪應該會很小，可能只會在白天的某些時段，或者特定的季節才會出現。
她指出，即使科學家確實鑒別出了可能宜居的環境，他們也不能急匆匆地衝過去。含氧量最高的液體坑內存在於火星兩極，而在那樣寒冷的環境中，甚至火星車都無法正常運轉。此外，研究者應該想出辦法避免地球微生物對火星造成污染。
Siebach說：「如果我們認為地球生命能在那樣的鹽水中存活，那我們恰恰要更謹慎地接近這種鹽水。」不過，這項新研究成果讓人不禁期待，人類可能會在不久的將來發現火星上存在某種活的東西。
Stamenkovi?說：「在地球上，氧氣是進化的一大驅動力。」因此，火星上氧氣的存在也可能讓生命在原本不宜居的地方繁榮起來。
他說：「我們還沒有頭緒，但它給了我前進和探索的希望。」
（譯者：Mike-gao）
