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火星上的盐水可能孕育与地球上类似的生命

科学家对火星化学物质的最新研究显示,可能存在火星表面的盐水,或许能让好氧微生物或什至是像海绵这样的简单动物在其中生存。 PHOTOGRAPH BY NASA/J

科学家对火星化学物质的最新研究显示,可能存在火星表面的盐水,或许能让好氧微生物或什至是像海绵这样的简单动物在其中生存。 PHOTOGRAPH BY NASA/JPL/MALIN SPACE SCIENCE SYSTEMS

(神秘的地球uux.cn报道)据美国国家地理(撰文:Maya Wei-Haas 编译:林宇威):科学家针对火星上可能含有的盐水进行研究,结果完全改变了我们对目前火星孕育生命潜力的理解。

对我们所知的生命形式来说,火星似乎不是个适合生存的地方。火星表面会受到足以伤害去氧核糖核酸(DNA)的辐射轰击;科学家只在火星冰冻的地表,找到以水冰及水合矿物(hydrated mineral)型态存在的水;在稀薄的火星大气层中,几乎没有一丁点的氧气存在。

不过,最新的一项研究显示,这颗红色星球上拥有生命的可能性又高了一些。科学家指出,可能存在火星地表附近的咸水,能够溶解足够的氧气,让我们所熟悉的微生物型态在此生存。在某些特殊情况下,溶氧量甚至能让类似海绵这样好氧的简单动物存活。

当然,这并不代表火星上有生命存在──科学家甚至不确定火星表面或地表附近,究竟有没有流动的液态水。但是,这项发表在10月22日出版的《自然地球科学》(Nature Geoscience)期刊上的惊人研究指出,目前的火星环境,可能并没有我们所想像的那么不适合生命生存。

「这就是所谓适居性的问题;我们从来没想过火星的环境会产生那么多的氧气,」这篇研究的第一作者──美国航太总署(NASA)喷射推进实验室(Jet Propulsion Laboratory)的行星科学家和物理学家维拉达.史坦蒙科维奇(Vlada Stamenković)表示,「这完全改变了我们对目前火星可能拥有生命潜力的理解。」

氧化锰之谜

覆盖火星红色地表的稀薄大气,主要是由二氧化碳组成,另外还有微量的氮气和氩气。从火星探测车和轨道太空船的测量结果显示,氧气仅占了火星空气的0.145%。科学家认为,这些氧气可能是二氧化碳分子被太阳光破坏后,所分解释放出来的。

尽管与现今地球大气近21%的氧气相比,火星上的氧气实在是少得可怜。但有迹象显示,火星上这种与生命极度相关的气体,可能发生了一些奇怪的事情。

在2014年,研究人员非常兴奋地发现火星表面有氧化锰存在。未参与此项研究的莱斯大学(Rice University)行星地质学家克丝汀.西巴赫(Kirsten Siebach)解释道,锰这种元素不太容易氧化,不像氧化铁这么容易形成,而让火星带有独特的红锈色外观;要形成氧化锰需要有氧气或微生物存在才行。

先前,曾有研究人员认为,找到氧化锰这种化合物,表示火星过去的大气曾经充满了氧气。但史坦蒙科维奇和他的同事认为,还有另一种可能性。

氧气的拔河比赛

由于火星的平均地表温度仅有摄氏零下63度,不太可能有大量流动的液态水。到目前为止,还没有任何确切的证据显示火星表面有水洼存在,而只在地下深层发现有水存在的迹象。但是科学家认为,水可能以盐水的形式存在于火星地表附近,而这样的盐水咸度得要非常高才行。

如果在水里面加入盐类,会略微降低水的冰点。因此,火星水冰中的盐类──包括火星尘埃中广泛存的过氯酸镁和过氯酸钙──能够让冰冻的水变成流动的液体。

但是,盐类会带来另一个问题:水中盐分的含量愈多,含氧量就会愈少。同时,水的温度愈低,就能溶解愈多的氧气。这就像是一场氧气的拔河比赛,盐类会把溶解的氧气推出去,低温会让更多氧气溶解。为了弄清楚哪种效应可能获胜,研究人员建立了数学模型来进行模拟研究。

由于火星的平均地表温度仅有摄氏零下63度,不太可能有大量流动的液态水。到目前为止,还没有任何确切的证据显示火星表面有水洼存在,而只在地下深层发现有水存在的迹象。但是科学家认为,水可能以盐水的形式存在于火星地表附近,而这样的盐水咸度得要非常高才行。

如果在水里面加入盐类,会略微降低水的冰点。因此,火星水冰中的盐类──包括火星尘埃中广泛存的过氯酸镁和过氯酸钙──能够让冰冻的水变成流动的液体。

但是,盐类会带来另一个问题:水中盐分的含量愈多,含氧量就会愈少。同时,水的温度愈低,就能溶解愈多的氧气。这就像是一场氧气的拔河比赛,盐类会把溶解的氧气推出去,低温会让更多氧气溶解。为了弄清楚哪种效应可能获胜,研究人员建立了数学模型来进行模拟研究。

目前火星咸水中的氧气浓度,甚至比23.5亿年前地球水域可能含有的氧气浓度还要更高,当时的微生物藉由呼吸将氧气吐到大气中,地球上的生命开始迅速繁衍兴盛。而且,这样高浓度的氧气可能在火星上维持了数百万年之久。

未参与此项研究的华盛顿大学(University of Washington)生物海洋学家茱迪.杨(Jodi Young)表示,这种盐溶液是「让生物生长的一锅绝佳好汤」。她解释道,我们能够可以在地球海冰裂缝中的冰冷含氧盐水中,找到各式各样的生物。

即使没有充满氧气的火星大气,溶解在水中的氧也可能让氧化锰形成。 「我们的解释不需要任何特殊的魔法──现在的火星上就正在发生这样的作用,」史坦蒙科维奇如此表示。

西巴赫认为这项研究的想法很聪明,但她也警告,在数十亿年前的火星大气就得要有这么多的氧气,才能造就我们现在所看到的某些古老氧化物。
她说:「这样的情况能够追溯到过去多久以前呢?这实在很难说。」

隐秘的适居水洼

当然,在我们对现代的火星微生物过于兴奋之前,科学家得先确认目前的火星是否存在一洼洼的液态水。

「我们科学界一直在这个问题上反反覆覆,」西巴赫笑着说。她表示,这类水洼应该会很小,可能只会在一天的某些时段,或是特定的季节出现。

她指出,如果科学家确实找到了可能适居的环境,也没办法直接冲过去。含氧量最高的液体应该会在火星两极最冷的地方,在如此低温的环境下,即使是火星探测车也很难维持一定的温度以正常运转。除此之外,研究人员必须想办法避免地球上的微生物污染火星环境。

西巴赫说,「如果我们认为地球上的生物可以在这样的盐水中存活,那我们更得要非常小心谨慎地接近,」。尽管如此,这项新研究的结果不禁让人期待,我们或许会在不久的将来发现火星上活生生的生命。

史坦蒙科维奇说,「在地球上,氧气是驱动演化的重要力量,」因此,火星上的氧气可能也会让生命在原本不适合生命繁衍之处兴盛起来。

「我们目前还没有什么头绪,」他说,「但这给了我前进和探索的希望。」




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