| 火星與地球：生命的競賽 | |
那就是火星——在地球運轉軌道外側的陪伴了我們億萬(wàn)年的鄰居?；鹦鞘浅鹦侵怆x地球最近的行星，與地球的距離在5570萬(wàn)公里～12000萬(wàn)公里之間。 火星與地球之間儘管相隔數千萬(wàn)公里的空曠空間，卻與地球有著(zhù)很多神秘的共同之處：它也是一顆固態(tài)的巖質(zhì)行星，半徑大約是地球的一半，但體積大約只有地球的1/7；火星上也有兩個(gè)白色皚皚的極冠，這兩塊區域冬季增大、夏季消融縮小，與地球極為相似。此外，火星上面也同樣有高聳的山脈、幽深的峽谷、飄蕩的白雲、怒吼的風(fēng)暴，它與地球一樣也是四季分明，甚至一天也是24小時(shí)。因此，它被人們稱(chēng)為地球的“孿生兄弟”，與地球一起被認為是太陽(yáng)系內生命可棲居區域。 僅僅在100多年前，人們還普遍相信火星上存在高級智慧生命，有關(guān)“火星上的運河”、“火星人大戰”、“火星上的獅身人面像”等等的猜測與幻想很多年來(lái)一直不絕如縷。但人們對火星的瞭解越多，人們的失望也就越大。自從上世紀60年代以來(lái)，人類(lèi)已向火星發(fā)射了30多個(gè)探測器，不僅沒(méi)有找到智慧生命的蹤跡，而且連最簡(jiǎn)單的微生物也沒(méi)有找到?；鹦翘綔y器帶給我們的訊息是：火星是一個(gè)佈滿(mǎn)了大小石塊的沙漠星球，其表面是一片荒涼、寒冷和死寂的世界，沒(méi)有一絲生命的氣息！ 這顆與地球如此相似的星球為何最終沒(méi)有像地球那樣孕育出紛繁複雜的生命？在數十億年前的早期，它有過(guò)生命活動(dòng)的跡象嗎？如果有，那麼是什麼原因使生命的進(jìn)程被打斷？更深層的問(wèn)題是：在廣闊的宇宙中，只要是與地球相似的星球，就必然會(huì )產(chǎn)生生命嗎？如果真是這樣，那麼火星為什麼給我們提供了一個(gè)反證？生命究竟是偶然還是必然？通過(guò)對火星和地球截然相反的命運的比較，我們或許能夠更好地揭開(kāi)宇宙生命之謎。 ●兩顆洪水氾濫的星球 50億年前，在銀河系一個(gè)旋臂上，有一塊星際氣體雲坍縮了。這次宇宙中毫不起眼的坍縮事件最終創(chuàng )造了宇宙亙古未有的奇跡——智慧生命。這塊星際氣體雲核心的溫度很快上升到1000萬(wàn)K，接著(zhù)燃燒成一顆黃色的恒星——這就是我們的太陽(yáng)。圍繞太陽(yáng)旋轉的大量宇宙塵粒依靠引力逐漸聚集成團，然後形成了太陽(yáng)系的九大行星，其中有兩個(gè)相互靠得很近、稟性相同的兄弟——地球與火星。 在誕生之初，這兄弟倆都遭遇了相同的命運。初生太陽(yáng)系內有無(wú)數大大小小的巖石在四處遊蕩，肆意撞擊著(zhù)尚在繈褓中的行星。巨大的碰撞對這兩顆行星來(lái)說(shuō)都是家常便飯，每月至少發(fā)生一次。碰撞後拋射出去的煙霧與塵埃遮天蔽日，籠罩在行星上空，久久不能散去。據估計，在太陽(yáng)系行星形成後，隕石風(fēng)暴前後延續了約7億年。直到今天，在砂礫遍地、荒涼沉寂的火星表面，還遍佈著(zhù)遭隕星襲擊後形成的坑坑窪窪，但地球上的隕石坑已被長(cháng)時(shí)間的風(fēng)蝕和水蝕消磨掉了。 那時(shí)，兩顆行星都是沒(méi)有水、沒(méi)有生命、漆黑一團、異?？釤岬男行?。乍看起來(lái)，它們都沒(méi)有形成生命的可能性。 然而，隕石通常都含有豐富的水分，正是這持續了數億年的隕石風(fēng)暴為兩顆行星帶來(lái)了最初的水氣。隨後，兩顆熾熱的星球都經(jīng)歷了頻繁的火山活動(dòng)?；鹕奖l(fā)時(shí)，巖漿鋪滿(mǎn)了較低的盆地，大量氣體從巖漿中釋放出來(lái)，與隕石留下的水氣混合，在兩顆行星上空形成了飽含水分的原始大氣層。原始大氣層形成以後，隨著(zhù)兩顆行星的溫度逐漸降低，某些氣體就會(huì )冷凝成雨，分別在兩顆星球上產(chǎn)生了最早的海洋。 火星因為在地球的外側，受到隕石的撞擊比地球還多，得到的水氣也比地球多得多。因此，火星早期的水比地球豐富得多。據估計，火星上海洋的深度曾經(jīng)平均可達10萬(wàn)米深，比現在地球海洋平均5000米的深度要深出20倍。 作為火星上曾經(jīng)洪水氾濫的證據，火星表面現在佈滿(mǎn)了縱橫交錯的溝壑，很可能是乾涸的河床。它們多達數千條，長(cháng)度從數百公里到1萬(wàn)公里以上，寬度也可達幾公里到幾十公里，蜿蜒曲折，極為壯觀(guān)。它們主要集中在火星的赤道區域附近。河床的存在使科學(xué)家們認為，現在乾燥異常的火星曾經(jīng)有過(guò)大量的水。而火星兩極至今仍有殘存的乾冰和水冰，這些水冰如果全融化，可在火星表面形成10米的均勻水層。 ●生命的曙光同時(shí)出現 在數億年不斷絕的隕石雨中，與水分子相伴同行的是孕育生命的有機分子，它們不僅投向了地球的懷抱，也同樣投向了火星的懷抱——在太陽(yáng)系初期變化劇烈的環(huán)境中，生命的曙光同時(shí)出現在火星與地球上。 這些有機分子是生命的“種子”，它們需要什麼樣的條件才能在一個(gè)星球上生根發(fā)芽、茁壯成長(cháng)呢？ 液態(tài)水是生命產(chǎn)生的先決條件，其它都是次要的。因為水能溶解各類(lèi)化學(xué)物質(zhì)，使分子能親密接觸，進(jìn)行化學(xué)反應，製造生命所需蛋白質(zhì)，並能運輸養分，排泄廢物。更重要的是，水能被分解成氫和氧，直接參與生物化學(xué)分子反應，成為生命不可或缺的一部分。 別的液體能代替水嗎？土星的土衛六上有石油類(lèi)海洋，海王星的海衛一上有液態(tài)氮海洋，別的行星上還有硫酸、液態(tài)氨、液態(tài)甲烷等海洋。但這些液體參與基本生命化學(xué)反應的能力有限，更談不上參加製造複雜的蛋白質(zhì)和遺傳基因了。 因此，維持生命，一定需要水，離開(kāi)水，生命就無(wú)法起源和演化。以“水淋淋”來(lái)形容生命核心和組織環(huán)境，最恰當不過(guò)。作為典型例證，我們知道，人體內有70%是水分，即使是地球上最簡(jiǎn)單的生命大腸桿菌，水也占其總重量的70%。 水與生命的分子同時(shí)落到兩個(gè)星球上，這一切表明，在創(chuàng )造生命的歷程中，火星與地球曾站在同一起跑線(xiàn)上。但火星與地球生命故事的相同之處，至此結束。從這點(diǎn)起，火星與地球開(kāi)始分道揚鑣，各奔前程。 ●火星上水與氣的大逃亡 太陽(yáng)系共有四大顆巖石行星——水星、金星、地球與火星，火星是距太陽(yáng)最遠的巖石行星?；鹦侵?，是小行星帶，再向外走，除冥王星外，其餘的木星、土星、天王星、海王星皆為巨無(wú)霸的氣體行星。木星強大的引力很可能掠奪了火星軌道上的部分原始材料，使它先天營(yíng)養不良，長(cháng)成一個(gè)有厚厚的地殼和像小鐵球一樣的核心的小矮個(gè)。由於天生瘦弱，火星在與地球進(jìn)行的生命競賽中，很快就處於下風(fēng)。 40多億年前，初生火星的材料正在進(jìn)行大分化，重金屬類(lèi)如鐵等，向火星地心沉積，輕的物質(zhì)如二氧化碳、水等，向火星地表之上浮離，而大量氫氣因為最輕，所以一直竄升到外大氣層。由於瘦弱的火星其重力場(chǎng)僅為地球的38%，平均逃逸速度僅需約每秒5公里(相比之下，地球的平均逃逸速度為每秒11.2公里)，因此火星上的氫氣在初生太陽(yáng)猛烈的紫外線(xiàn)照射下，取得足夠的能量，很容易就達到脫離火星的速度，一去不復返。眾多逃離的氫原子匯合成一股巨大的朝火星外噴射的氣流，還同時(shí)拖走了更多的其它成分的大氣，造成火星大氣集體逃亡潮。 數億年的隕石雨給火星帶來(lái)了大量的水，但這些水來(lái)得快，去得也急，很快又被火星大氣裹挾著(zhù)逃向太空。每次隕石碰撞火星，雖然也帶來(lái)一些水，但其產(chǎn)生的能量也使火星上原有的水大量汽化，並激起一股高速反彈的氣流，輕易逃離火星。更厲害的是隕石以接近切線(xiàn)的角度撞上火星，火星像是在胃部被重重擊上一拳，向外太空做抽搐性瘋狂大嘔吐。專(zhuān)家稱(chēng)這種由隕石碰撞造成的行星水損耗現象，為碰撞侵蝕。很可能，在最初的7億年中，火星處於既是大得水又是大失水的時(shí)期。 38億年前隕石風(fēng)暴停止，火星得水率和失水率都在減緩，但火星大氣仍在綿綿不斷地逃亡。最終，整個(gè)火星的大氣壓降成僅為地球的1/150，在這麼低的大氣壓下，火星表面液態(tài)水無(wú)法存在，其一點(diǎn)殘存的水分只能轉入地下，或成為深藏不露的地下水，或變成地下永凍層。而火星地表則變得永遠荒涼乾燥。 幾十億年下來(lái)，小矮個(gè)火星根本無(wú)法保住自己的大氣層，氣壓低，則大氣吸熱和存熱能力低，天寒地凍，地表液態(tài)水消失。強烈的紫外線(xiàn)與各類(lèi)宇宙射線(xiàn)長(cháng)驅直入，把地表消毒得乾乾淨淨，連有機分子都被分解怠盡，不復存在。即使生命能耐高溫、高壓、無(wú)氧、高堿、超鹹的環(huán)境，但是卻無(wú)法抗拒高輻射能量。輻射能打入細胞內核，擊斷遺傳基因長(cháng)鏈，扼殺生命複製演化的契機。因此，數十億年前火星上的生命，至今恐怕早已灰飛煙滅，或變成化石，或深藏地下，不再露面了。 ●生機勃勃的地球 而地球是幸運的，它恰倒好處的引力維繫住了原始的大氣層和液態(tài)水。但早期地球的環(huán)境也極為惡劣，隕石風(fēng)暴過(guò)後，火山活動(dòng)活躍、硫磺濃湯漫流、地表灼熱、閃電頻頻，沒(méi)有一點(diǎn)氧氣。今天絕大部分地球生物，是無(wú)法在那個(gè)環(huán)境中生存的。 但生命的頑強正表現在這裏。從天上來(lái)的簡(jiǎn)單的有機分子，在氮、碳、氫氣體豐富、溫暖潮濕的環(huán)境下，首先進(jìn)化出來(lái)的是厭氧古細菌，它們生活在90℃以上，吸收硫、氫、二氧化碳等化學(xué)能量生長(cháng)繁殖，如果溫度低於80℃則停止生長(cháng)。因此它們具有耐高溫、喜硫磺和甲烷等古怪個(gè)性，適應了當時(shí)異常惡劣的環(huán)境——最初的生命在地球上站穩了腳跟。 然後，地球生命的轉折時(shí)刻到了，肩負著(zhù)偉大轉折使命的是一種早已消亡的古細菌——氰細菌。它首次使用太陽(yáng)能進(jìn)行光合作用，攝取二氧化碳，吐出氧氣，此後對地球大氣持續加氧10億年，徹底改變了地球原有的大氣成分，也永遠改變了地球的未來(lái)命運。它們?yōu)槲磥?lái)更高級更複雜的喜氧生命披荊斬棘，開(kāi)創(chuàng )了嶄新的環(huán)境，而自身卻不幸葬身於這個(gè)環(huán)境。地球生命史上最悲壯的一幕——“氧的大屠殺”，使第一代地球生命古細菌幾乎全部滅絕，目前只有一點(diǎn)殘餘躲在深海海底。 氰細菌的偉大獻身?yè)Q來(lái)了地球上湛藍的天空，當氧氣充溢著(zhù)地球天空時(shí)，地球生命開(kāi)始了一個(gè)長(cháng)達30餘億年的波瀾壯闊的進(jìn)程。 在火星與地球的生命競賽中，地球最終成為勝利者，孕育了萬(wàn)千生命，並成功地誕生了高級智慧生命，現在已是一個(gè)生機勃勃、充滿(mǎn)活力的行星；而小個(gè)子火星則因氣力不支，很快就退出了競爭，現在成為一個(gè)萬(wàn)籟俱寂、死氣沉沉的行星。 這兩顆星球的生命故事告訴我們：生命誕生所依賴(lài)的條件是極為苛刻的，即使是像火星這樣同地球如此相似的星球，其艱難的生命歷程也半途停頓，那麼，在宇宙其它地方，生命產(chǎn)生發(fā)展的可能性又有多大呢？ ●尋找火星生命的遺跡 火星上尋找生命的遺跡一直扣人心弦，原因有兩個(gè)：一是人類(lèi)好奇心驅使想要通過(guò)它驗證一下到底外星有沒(méi)有類(lèi)地文明，哪怕火星上有一點(diǎn)生命的遺跡，也足以讓人喜出望外，從而使人們對宇宙的思考改觀(guān)；另外一個(gè)原因則是地球生命起源的謎題尚未完全解開(kāi)，人們希望火星可以多提供一些線(xiàn)索。 據說(shuō)“海盜”號探測器開(kāi)始發(fā)回科學(xué)數據後，一位報業(yè)人士向一位科學(xué)家約稿，要求對方用100個(gè)單詞的電報回答火星到底有沒(méi)有生命，這位科學(xué)家就將“Nobody knows”(無(wú)人知道)重複了50遍作回復。事實(shí)上，到了今天，如果有人問(wèn)起能否找到火星生命的遺跡，科學(xué)家的回答仍然將是“無(wú)人知道”。 確實(shí)，這項工作的開(kāi)頭就非常困難?；鹦蔷嚯x地球數千萬(wàn)公里之遙，以現今的科學(xué)技術(shù)，人類(lèi)還無(wú)法親臨火星，目前只能有三種間接的方法尋找火星生命的證據：一種是對被認為來(lái)自火星的隕石進(jìn)行檢測；一種是對火星軌道探測器發(fā)回的觀(guān)測數據和照片進(jìn)行分析；最後一種是由火星登陸車(chē)取得火星土壤樣本進(jìn)行化學(xué)和生物試驗。 火星樣本試驗取得了積極的結果。從那塊著(zhù)名的火星隕石ALH84001身上，科學(xué)家們發(fā)現了它內部佈滿(mǎn)了呈球狀的碳化物，球的直徑在100-200微米之間；球的交界處有卵圓形的物體，更加微小，形狀很像人類(lèi)熟知的桿菌，但體積最大的也只有桿菌的1/10。進(jìn)一步分析發(fā)現，球內含有數種磁性礦物質(zhì)，與地球各類(lèi)含磁鐵細菌體內成分相似。 火星探測器的探測也取得了一定的成效，科學(xué)家們正依據從探測器得到的數據，結合地球經(jīng)驗作出種種最大膽的設想。2001年11月，匈牙利科學(xué)家宣稱(chēng)，他們發(fā)現火星存在“黑生物”。這個(gè)科學(xué)家小組表示，“火星全球勘探者”拍攝的照片顯示，在火星冰雪覆蓋的南極環(huán)形山有幾千個(gè)黑色沙丘點(diǎn)，這些點(diǎn)顯示，在冰層下面的地面有生物體，它吸收太陽(yáng)能，可以融化冰，為自己製造生存的條件。 當然，目前最好的方法還是讓火星登陸車(chē)直接登臨火星，讓車(chē)上先進(jìn)的精密儀器對火星土壤進(jìn)行細緻地檢測。今天，當人類(lèi)的攜帶火星登陸車(chē)的探測器競相向火星進(jìn)發(fā)時(shí)，我們可望在火星上什麼地方找到生命的遺跡呢？目前人類(lèi)對火星生命模式，可從三方面探討。 第一方面，在火星形成後的10億年中，自然環(huán)境可能促成生命起源。後來(lái)環(huán)境每況愈下，生命再掙扎了十餘億年，終於全面絕種，只留下化石遺跡。 第二方面，火星生命也可能在起源後繼續演化，適應環(huán)境，深入地下水源，繁殖生長(cháng)，或長(cháng)期冬眠潛伏，伺機再出。 第三方面，火星生命可能從未成形就胎死腹中，只留下一些氨基酸化學(xué)分子演化的蛛絲馬跡。 火星有巨大的死火山，火山底部可能尚有餘熱，火星又有大量地下冰源，兩個(gè)條件放在一起，火星可能還有地底溫泉。溫泉環(huán)境濕熱，又可能有硫磺“糧倉”，是類(lèi)似地球古菌類(lèi)的生存場(chǎng)所，這最可能是火星細菌生命生長(cháng)繁殖的溫床。 隕石風(fēng)暴後，火星地熱豐富，大氣厚實(shí)，湖泊廣布。此時(shí)形成的湖底沉積層，如水手號谷內的深壑地層，應是細菌生命的最?lèi)?ài)?，F在雖然早已鬥轉星移，?？菔癄€，但仍應該是細菌生命或細菌化石的藏匿之地。 火星開(kāi)始冷卻後，永凍層逐漸形成。目前火星的冰層都在高緯度，赤道帶極度脫水，高緯度冰層底部可能有淙淙細流的地下水溪，那也可能是火星生命的藏身之地。 火星肯定還有更多的生命熱點(diǎn)，只是人類(lèi)目前數據貧瘠，仍需努力搜集?，F在，種種結論都無(wú)法成為定論，人們正在期待著(zhù)火星探測器給我們揭示火星更多的奧秘。（來(lái)源：大科技） |
