书城科普破译神奇火星之谜(破译奥秘大世界丛书)
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第19章 火星上有没有生命(1)

一位天文学家收到来自报社编辑的电报:火星上有没有生命,请以100字回电报。这位天文学家发回的电报内容是:“没有人知道……”(答案重复50次,共100字。)

这是远在太空探险时代之前的故事。接着在1965年7月,美国航空太空总署成功的发射航海家4号太空船,目标在靠近火星表面飞行。此次任务传回了22张黑白电视画面,由照片可以得知这颗神秘的星球具有许多陨石坑,很明显的,它与月球一样,完全没有生命。接下去的几年,航海家6号及7号也飞越火星,航海家9号则是环绕着火星飞行,传回7329张照片(1971)。1976年海盗1号及2号进入长程轨道中,此期间送回了6万张高品质影像,并将登陆小艇送上火星表面。前苏联也发射了三艘太空船观测火星,其中二艘曾到达表面。

到了本书出皈时,“火星上有没有生命”这一问题仍然只能回答“没有人知道”。然而,科学家面对着这么多的资料,对于此一问题有了较宽广的思考空间。火星表面看似一片荒凉,但目前已有许多人同意:有非常简单类似细菌或是病毒的微生物可以在火星表面下存活。其他人则认为完全没生命迹象;但是这些人并不排除在远古时代火星上可能有“丰富的生物圈”存在。

如第一章所提过的,展开这种科学辩论的关键在于许多可能是微生物化石以及生命流程的化学证据,而这是由撞落在地球上陨石所侦测到的,陨石则是来自火星上数量庞大的岩石。这些证据与生命流程试验的正面结果相提并论,在第一章中也讨论过此项海盗号登陆时所进行的研究。

正面的试验

探讨火星上生命的故事有许多令人不解的谜团。其中一项是美国航空太空总署正式发布的结果:1976年海盗号的任务结论是火星表面并没有生命存在的具体证据。

参与海盗号研究主要的科学家之一——吉伯待·列门(Gibert I.evin)博士无法接受这种说法·他进行过所谓“标记释放”实验,实验结果是非误差性的正面数据。那时候他想要宣布此项结果,但是美国航空太空总署的同事却打压他。1996年列门博士指出,“许多解释被提出来诠释我的实验,但没有一项足以说服人,我深信现在火星仍有生命。”

由于他的实验结果与其他资深同事所设计的实验呈现不同的负面数据,因此列门受到打压是理所当然的。争执的重点是在海盗号上的质谱仪并没测出火上任何有机分子,但是列门却认为太空船所配置的质谱仪性能不佳、解析力低,因为它侦测生物细胞数目的灵敏度最好为样本中最少有1000个,但其他种类仪器之灵敏度则可低至50个细胞。

1996年8月当美国航空太空总署宣布在火星陨石编号ALH84001当中发现微量、明显的微生物化石之后,列门博士受到鼓舞才说出过去的研究。此项证据强力支持列门自己的观点,那就是:纵使火星上的情况一直是非常严苛的,但这颗红色星球的生命却是不断持续着的。生命远超乎我们想像的坚强;在核子反应炉内部燃料棒上发现有微生物,在没有光线的深海中也有生命迹象。

英国开放大学行星科学教授柯林·菲林儿也同意这种观点:“我衷心相信过去火星的情况可以孕育生命。”他并指出,“某些生命可在极端恶劣环境下存活。目前已有证据显示摄氏零下150度的环境下也有生命,而且生长得很好。您还是这么固执吗?

生长在极端环境

火星非常寒冷——整个星球平均温度是摄氏零23度,某些地区会突然下降至零下137度。对于供给生命所需的气体如氮、氧等是完全缺乏的。此外,大气压力也很低。一个人如果站在由科学家所选定、与地球上海平面相当的火星高度时,他的感觉就是大气压力绝不会比地球海平面上3万米的压力还强。气压与温度都低之外,火星上可能也没有水分。

科学家并不相信生命可以在缺乏水分的环境下生存。假若这是属实的话,那么火星上以前或现在有生命的证据就意味着火星以前曾含有大量水分,有时候这是一项强而有力的压倒性证据。过去有水分但又丧失掉是不容怀疑的。然而,这并不表示没有生命会存活下去。相反的,许多最近的科学发现与实验都显示,至少在地球的情况,生命可在任何情况下繁殖。

1996年,英国科学家钻到大西洋表面下4000米的地方,结果发现了地底世界的微生物。这些细菌透露出:生命可以在压力为水平面400倍以及温度达摄氏170度的极端环境下存活。

其他的研究人员在深度超过3公里的海匠活火山进行研究,他们发现了一些动物源自须腕类在捕食细菌的菌落,这些细菌在由海底升起、富含矿物质的沸腾中空水柱中大量繁殖。正常情况下,虽然只是几毫米长,但这种类似虫的生物很不可思议的会扩大成巨型动物,就好像被认为生活在火中神秘的蝶螈、毛毛虫或是爬虫类一般。

被须腕类动物所捕食的细菌也同样的很怪异。由于在这样的深度并没任何过滤物质,这些细菌并不依靠阳光提供能源,却使用来自硬壳下近乎沸腾水泡的热量;它们亦不依赖有机岩层提供营养,但却消耗热盐水中的旷物质:

依照动物学家对于“嗜极端”(exttemophiles)生物分类概念,这种生物包括有自营性的,如吃玄武岩、以氢气为能源以及由无机态二氧化碳中抽取碳等。其他自营性生物有在表面3公里处发现的,惟一的能源是岩石的热量……在113℃中生存者……在酸液、苯、甲苯、环己烷以及煤油,甚至于海底沟壕下11000米处生长者。

这类生物必然能在火星上存活,或许生存在10米深的冰冻层中固定着,科学家相信冰冻层是位于火星地下,也或许它们在悬浮液中生龙活虎般度过漫长时光。地球上有包覆在琥珀中昆虫内部呈现休眠状态的微生物,虽然历经几千万年,1995年加州的科学家成功的让它复活并放在检度研究室中。其他存活的微生物是由盐结晶中分离出,而是经过了200万年以上。在实验室中:“细菌孢子加热到沸点再冷却到-250℃,这是太空中星球问的温度。但当外在环境转好时,它们又重新生长。病毒也有同样情况。”纵使在外界这种生物环境下是休眠状态的,一旦进入细胞马上又活化了。在休眠状态下,这些比可见光波长还小的不可思议小生物几乎是不会死亡的。经过研究之后得知,它们非常复杂,基因体是由15×104(4上标)核苷酸所组成。

当美国航空太空总署继续火星探测时,科学家相信交叉污染现象是相当可能的。事实上交叉污染现象可能在太空飞行时代前就有。就像陨石会来自火星表面到达地球一样,地球表面的岩石由于小行星效应而喷出地球到火星之可能性也很高。生命种子会经由陨石,从火星带到地球,相反的,也会由地球传至火星。阿得雷德大学自然哲学教授保罗·大街(Paul Davis)曾指出:

火星并非地球上生物适当的生存星球,……但是,地球上一些种类细菌可以在上面存活……假若在遥远的过去有生命诞生在火星的话:它们必定在火星环境逐渐恶化时慢慢调适,能在现今不良环境中也能活下去。

高赌注的辩论

当微生物在极端环境中可以存活的研究被科学家广泛讨论之时,美国航空太空总署遥在此时向媒体宣布在编号ALH84001陨石中发现微生物化石,时间上也许是巧合的。依照探讨这块陨石的研究群领导人——大卫·马克(DaviMcKay)博士的说法:

并没有任何一项发现让我们相信过去火星存在生命。在我们所发现的许多现象综合起来亦然……包括明显、单一型态的有机分子,碳化合物等生命基本物质。我们也发现地球上原始微生物产物一般不寻常的矿物。由显微镜观察其构造支持了这项推论。这些争物若以其存在点的观点来看,是最具说服力的证据,因为它们都集中在1英寸的千分之几百的小范围内。

许多科学家并不认为马克的证据如此有说服力。其中一群是夏威夷大学的研究人员,他们辩称这一疑似“生命”的东西并不是生物体,而是自然界的矿物,它们是由于热与高压流体喷出形成裂缝后所造成的。古代地球微生物化石全世界权威学者——威廉·史芍夫(willam Schopf)也深信其中进行过非生物流程,他指出美国航空太空总署所指的“火星微生物”比任何地球上所发现者小,并且没有做为生命指标的细胞或是凹洞。与夏威夷大学研究人员一样,他认为此一构造较像是矿物。俄亥俄州克里夫兰柯司西方大学的罗夫·哈卫(Reph HarveY)也指称,电于显微镜详细资料的分析显示,“疑是生命”的物质有不是生物特征的结晶形态。位于洛杉矶的加州大学研究人员作出结论,认为岩石生成时的情况与生命理论并不一致。

在赞成火星有生命这群人中,柯林·菲林儿教授的研究是特别出色的。他与研究伙伴——伦敦自然历史博物馆的摩尼卡·格兰第(Manicu Grady)博士以及艾·赖特(lan Wright)博士;探讨火星上另一块陨石一编号EE-TA79001,结果发现有有机物质,并且将研究报告发表在科学杂志“自然(Nature)”上,时间比美国航空太空总署宣布ALH84001陨石上可能有微生物化石还早。英国的研究人员一开始曾短暂封口不提他们发现生命的证据。然而1996年10月,他们发表陨石中的有机物与附近碳酸盐样本相比,所含的碳一12相对于碳-13的量高过4%。这表示碳的生成是微生物由作用甲烷而得到的。他们利用由美国航空太空总署提供给菲林儿及其同事的ALH84001碎片进行同样实验,得到一样的碳放射性比率。

最令人感到兴趣的是EETA79001陨石中,碳酸盐的证据显示其年代比ALH84001年轻,并非几百万年,可能仅是60万年而已。一如一位科学家所指出的,“这是离现代非常近的,在我们邻近的这颗星球,生命仍然存活某些特定区域的机会是很大的。”