寻找“火星人”

来源 :大自然探索 | 被引量 : 0次 | 上传用户:Joexie2005
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  为了平息这场争论,上世纪90年代,美国宇航局负责人承诺在下一次美国宇宙飞船经过火星基多尼亚地区时,将再拍一张照片。后来,美国“火星环球勘测者”探测器于1998年和2001年分别传回两张照片,无论在哪一张照片上,那块大石头看起来都不像人脸。2003年,欧洲航天局的“火星快车”探测器拍到一张清晰度极高的照片,再次证明“火星人脸”不过是一大块露出地面的岩层。至此, “火星人脸”之争终告结束。
  “火星上可能存在生命”的观点已经流行了几个世纪,但科学家对火星生物究竟是什么模样可以说是一无所知,要知道,迄今为止,还没有任何实际观测证据可以断定火星上存在生命,哪怕是最简单的生命,更不要说最高级的生命——人。
  
  奇特的火星地貌
  
  火星表面的确有不少地貌特征十分怪异,让人不禁联想到地球上的某些生物或非生物,科学家戏称这些地貌为“蜘蛛”、“花边”、“蜥蜴皮”,等等。火星地貌为什么会这般奇怪?长期以来一直是一个谜。直到2007年11月,美国宇航局的科学家宣布,他们已经发现了一些火星奇特地貌的形成机制。
  火星南极有一块被称为“神秘地带”的地区,顾名思义,这个地区一度让科学家感到迷惑难解。不过,太空飞行器对火星的最新观测结果有力地支持了这样一种理论:春季到来时,冻结在火星极地冰帽(冰盖)下面的二氧化碳变成气体爆发出来,这一过程很可能塑造了千奇百怪的火星地貌中的一部分。
  和地球一样,火星在自转和环绕太阳公转过程中也会有季节变化。在火星南半球的冬季,火星大气中的一部分二氧化碳冻结在由气体构成的半透明的冰帽中。春季到来时,阳光穿透冰帽,开始加热下面的岩石表面。火星岩石呈红色,色彩较暗,所以易于吸收太阳辐射。表面岩石被加热后,反过来又自下而上地加热冰帽,从而导致冻结的二氧化碳升华成气体,并在冰帽下面聚集。随着气体越积越多,气压上升,气体最终就从冰层中那些“防范薄弱点”喷薄而出,将一部分二氧化碳气体重新吐回火星大气层。气体在回归大气层的过程中,将火星表面的一部分尘埃随之带走,这些尘埃最终落在冰帽上面的扇状结构里。这一过程为火星所独有,在地球上是看不到的。
  随着表面物质被喷射气体“劫走”,火星表面就被刻蚀出结构复杂、形态怪异的道沟,其中一些看上去很像是蜘蛛,实际上是多条细长的道沟从一个中心点发散出来形成的。另外一些道沟的分布形态则像是花边或是蜥蜴皮。至于火星道沟为什么会形态万千,仍是一个尚未完全破解的奥秘。据推测,这可能跟冰帽下面各处地形的差别或气体移动方式的差异有关,但有一点是肯定的:一定有某种或多种机制导致了火星的不同地貌。
  在火星道沟地貌的覆冰上面,散布着不少由火星表面材料构成的扇状地带。随着春季的慢慢离去,阳光照射强度越来越大,这种“扇子”也越来越多。最终,等到火星夏季来临时,所有的冰都蒸发掉了,剩下的就只是火星表面上的那些精细的“疤痕”。
  
  火星生命之谜
  有足够多的理由让科学家相信,火星上一定存在生命,只是它们极有可能不是“人”,而是一些小小的微生物。
  
  
  十几年前,天文学家们还以为火星不会带给他们多大的惊喜,因为这颗红色的行星早就死了:没有活动的火山,没有有趣的地质,没有流水,更没有生命。然而,仅仅才过了十来年,人们对火星的认识就已经天翻地覆。美国和欧洲的探测器对火星的最新考察结果显示:火星不仅过去很可能有过江河湖海,而且至今其表面仍可能存在液态水;火星上的巨型火山并没有死亡,只不过是在暂时休眠,它们有朝一日一定会再度凶猛爆发;火星的地质精细、复杂,就连科学家对它的成因也迷惑不解,这暗示地球在宇宙中并不是一颗最典型的行星。有足够多的理由让人相信,“火星人”依然生龙活虎——即使它们不是“人”,而是一些小小的微生物。
  对于火星生命,地球人一直心驰神往。早在1887年,当火星靠近地球时,意大利天文学家乔万尼·斯恰帕雷尼就以为自己看见了火星上的“运河”。美国波斯顿金融家波西瓦尔·洛威尔的想象力更丰富,他认为那些“运河”是火星人为了将冰冻两极的水引至干旱沙漠而开凿的。
  1924年,当火星又一次靠近地球时,无线电操作员们曾以为自己捕捉到了火星人用莫尔斯电码发给地球人的信息。随着H·G·威尔斯的小说《世界之战》的出版并改编成电影,以及1938年奥森·威尔斯耸人听闻的广播节目,存在“火星智慧人”的观点更是甚嚣尘上。奥森·威尔斯在一次广播节目中声称,“火星人已经入侵地球!”把当时正收听广播的纽约人吓得魂飞魄散。
  不过,到20世纪60年代,随着首批火星探测器飞临火星,人们这才知道,火星其实是一个对生命充满敌意的世界——大气稀薄且不可呼吸,难以阻挡来自太空的强力、致命辐射;表面遍布陨击坑,这让火星看上去更像月球而非地球;表面温度低至零下55摄氏度,根本不可能存在液态水,当然也就不可能存在类似地球生命的生命。事实上,火星寒冷无比,以至于在冬季其1/4的大气都被冻结在两极。不仅火星大气中缺乏氧,而且火星还有一个全球性的臭氧洞,这使得火星表面暴露在太阳的致命紫外线辐射之下。
  
  也许我们
  都是火星人
  自太阳系形成以来,无数的岩石总是在一颗颗行星之间被扔来甩去,于是生命就有可能在这些行星之间进行交换。当然,通过陨石来传输猫儿狗儿兔儿是不可能的,但传播细菌倒并非没有可能。这样就引发了一场争论:哪一颗行星才能算是太阳系生命的摇篮?
  太阳系的早期,是一个“宇宙大轰炸时代”。当时的地球不断遭遇其他天体的猛烈撞击,因此是一个杀机四伏、对生命充满敌意的地方。如果说当时的地球上已经遍布海洋,那么只需一次巨型小行星的撞击,这些海洋就会被烧干,产生的超热蒸汽会引发超级温室效应,将整个地表烤至1500摄氏度。
  与地球相比,当时的火星上只有少数地方被海水覆盖,因此火星对这种导致生命毁灭的“天地大冲撞”就有了“免疫力”。有人据此认为,太阳系最早的生命有可能起源于火星。当时,大量携带火星细菌的陨石落到地球上,其中许多被地球上地狱一般的环境所毁灭,但最终至少有一块携带生命的火星陨石在地球终于冷却下来之后登陆了地球,陨石中的微生物溢出、生长、进化,最终形成了多姿多彩的地球生命世界。也就是说,我们这些地球人或许都是“火星人”的后代。
  当然,上述观点在很大程度上只是一种猜想。
  
  火星趣闻
  ●火星有两颗小小的卫星——火卫一和火卫二,其中火卫一尤其令人感兴趣。火卫一的密度很低,有人据此认为它是中空的,甚至还有人相信它实际上是一艘“火星人造巨型飞船”(这当然是无稽之谈)。火卫一的逃逸速度很低,只有地球的千分之一,要是一个地球上的专业跳高选手能站到火卫一表面,他(她)就能把自己“发射”进太空。
  ●目前已知,至少有几十块火星陨石落到了地球上,其中一块叫做“纳克哈拉”,于1911年落在埃及的一个村庄。据说它当时砸死了一条狗,但更可靠的说法是那条狗其实在“纳克哈拉”落地之前两天就死了。
  ●美国宇航局计划,要在本世纪内将一块火星岩石样本取回地球。届时,这块岩石将被存放在美国犹他州一个安全的容器中,以确保任何潜在的星际致命病毒不会侵害地球。为此,美国宇航局甚至已经任命了一名“行星保护官”,他的另一项工作是确保地球生物也不会污染火星。如此看来,假如火星上真的存在生命,还是希望科学家不要冒险将它们取回来。
  
  载人登陆火星
  要想弄清火星上究竟有没有生命,最好的办法是直接派人上火星去找。然而,载人火星之旅面临太多悬而未解的难题。
  
  要想弄清火星上究竟有没有生命,最好的办法自然是直接派人上火星去找。可是,迄今为止仍然只有无人飞船或探测器到达过火星。人类究竟何时才能登陆火星呢?
  2007年11月底,美国宇航局宣布了一个让火星迷们翘首企盼了好长时间的好消息:将在未来几十年中实现送人上火星的宏伟目标。
  美国宇航局的总体计划是:用一艘重量为40吨的飞船,搭载“最少数量”的宇航员,在30个月即两年半之内完成一次地球与火星之间的往返之旅(其中包括在火星表面居住16个月)。这项计划的耗资十分巨大,预计在200亿~4500亿美元之间。
  
  按照计划,“火星飞船”将于2031年2月出发,由先进的低温燃料提供动力,花6~7个月时间从地球飞到火星。登陆货舱及表面居住舱将在送人登陆火星之前发送到火星,具体时间分别是在2028年12月之前和2029年1月之前。
  在前往火星的旅途中,宇航员将在飞船上自行种植蔬菜和瓜果。一旦抵达火星,宇航员将在火星表面停留长达16个月之久,其间他们将利用核能来为自己的生活和工作提供能量。
  火星之旅的一大难题是:宇航员的供给。
  在火星之旅中,宇航员的供给将是一大难题,他们在很大程度上需要自给自足,其中包括对设备的维修,甚至可能要求他们在火星表面自行生产部件。
  “火星飞船”本身配备有“闭循环”生命支持系统,空气和水将在这个系统中得以反复回收利用。因此,宇航员可以在飞船上种植植物,这有助于他们在长时间单调、乏味的太空之旅中保持身心健康。不过,载人火星之旅所面临的巨大挑战还来自其他许多方面。例如,必须想法让宇航员尽量免遭深空和火星表面的高剂量致命宇宙射线侵害。又如,假如宇航员在飞行途中或者抵达火星表面后生病,甚至需要手术,相关的诊疗设备及医务人员就必不可少。这又该怎么解决?载人火星之旅如此艰难、复杂,美国宇航局建议将月球作为前哨阵地,来对载人火星之旅所需的各种新系统进行测试。不过,火星距离地球比月球距离地球远1000倍,因此月球实验的实用意义究竟有多大还有待商榷。
  也许你会问:为什么要在火星上待16个月呢?如果火星之旅尤其是在火星表面生存是那么艰难,为什么不能像当年登陆月球那样,在登陆火星之后只待几天就赶紧返回地球呢?之所以要在火星上待这么久才返程,首先是需要等到又一个火星距离地球最近的时机,其次是宇航员需要在火星上建造居住和实验设施,其中包括在火星表面种植作物。
  
  争论
  火星上究竟有没有生命
  
  在过去100多年中,“火星上究竟有没有生命”一直是科幻小说作者和科学家争论不休的最热门话题之一。
  
  正方:火星上有生命
  
  理由一“海盗实验”发现火星生命
  美国“海盗号”登陆器在探测火星过程中做过一个实验:在火星土壤中添加包含放射性碳原子的养分。假如存在活体细胞,它们就会呼入放射性的二氧化碳气体,其结果应该被仪器探察到。事实上,仪器真的探察到了这样的结果!更惊人的是,加热到50摄氏度之后,火星土壤释放的气体明显减少;加热到160摄氏度之后,就根本没有气体放出了。这让人直接联想到:火星土壤被加热之后,其中包含的微生物越来越少,最终全部被烫死。因此,也许可以下结论说,“海盗实验”已经发现了火星生命——虽然只是微生物。
  
  理由二ALH84001陨石中的生物状晶体
  科学家在高倍电子显微镜下观察从火星来到地球的著名陨石ALH84001,发现了一些微小的氧化铁磁石,其中有在地球上只有活细胞才能形成的晶体。科学家还发现这些火星晶体上有一致性的裂纹(气孔)。后来,又有科学家在地球细菌形成的微小磁石中发现了同样的裂纹。据此,一些科学家倾向于认为,ALH84001陨石中包含着火星生物的痕迹。不过,也有人指出这种可能性不到25%。
  
  理由三火星生命到达小行星
  这是支持“火星存在生命”论点的一个虽然间接、但也算强有力的证据。生命很可能最早起源于早期的地球,但是受小行星撞击的影响,各行星之间一直未停止过交换岩石,所以来自地球的石头肯定也到达了火星。实验证明,藏在地球岩石中的一些细菌有可能躲过宇宙辐射而活着进入火星大气,并找到适合自己生长的小环境,比如火星岩石中的缝隙,那里的条件不会比地球的南极更极端。考虑到生命的坚韧性,这些地球微生物的后代至今应该依然存活于火星上。
  
  
  反方:火星上没有生命
  
  理由一ALH84001陨石中的“微生物”太小
  有人指出,著名火星陨石ALH84001中的“化石微生物”实在太小,根本不可能是细菌,至少不可能是我们所熟悉的细菌。尽管这些“化石微生物”在外形上和地球上的某些细菌很相似,但其个头还不到地球细菌的一百万分之一,因此其内部根本没有足够的空间来容纳DNA分子。起码对于地球而言,如此渺小的细胞是绝对无法存活的。
  理由二火星大气根本不适合生命存在
  对于我们已知的任何生命形式来说,火星大气的构成太不适合生命生存了。事实上,各种各样的生命形式都无法独立生存,而是必须同其他生物交换材料和气体,从而将整颗行星及其大气层转化为生命过程的一部分。在地球上,植物呼出氧气,动物产生甲烷。因此,地球大气中就有了氧气和甲烷,并且这两种气体很容易发生反应。而火星却迥然不同,其大气已十分接近化学平衡,被认为根本不可能支持类似地球上那样的生命。
  
  理由三火星土壤会杀死一切活细胞
  火星表面时常遭到超强紫外辐射的猛烈袭击,这种轰击会杀死所有的活细胞。火星有一个全球性的臭氧洞,因此火星土壤和岩石完全暴露在太阳的致命辐射中。实验室研究表明,在这种条件下,地表下至少10厘米以内深度都不可能存在生物。美国“海盗号”登陆器在火星表面进行的两项实验均证实,由于强辐射的影响,火星土壤的化学特性相当活跃,而这些活跃化学物质本身对火星上的任何活细胞来说都是致命的。如果连活细胞都无法存在,又何谈火星上存在生物呢?
  
  访谈
  我们才刚刚开始了解火星
  
  受访者:弗朗索瓦·弗吉,欧空局“火星快车”项目科学家之一
  
  火星是“干燥的小地球”
  
  问:从气候角度来讲,火星和今天的地球是否有一定的可比性?两者有何不同?地球和火星是否在过去更加类似或更加不同?
  答:今天的火星表面是寒冷而干燥的沙漠,但从气候学的角度来讲,火星是太阳系中跟地球最相似的行星。火星上每一天的时间和地球几乎相同,火星上的季节变化也跟地球相似,这是因为火星自转轴的倾角和地球的几乎一样。因为这些相似性,再加上火星大气层和地球大气层一样相对透明,所以两者的大气循环模式也很相似。
  比地球距离太阳远一半左右,火星就成了一个“干燥的小地球”,表面平均温度比地球低,但两者的主要区别却是源于火星的大气层(主要由二氧化碳构成)过于稀薄。火星表面的气压太低,所以无法形成液态水。在如此干燥的环境中,火星云(由冰微粒构成)很稀薄,被风吹起的尘埃无法通过降雨被洗刷出大气层,所以火星大气总是灰蒙蒙的。火星上有沙尘暴,有水蒸气和二氧化碳构成的云,有霜冻,有二氧化碳雪暴,这些“暴”啊“冻”啊的还很活跃,然而火星上从不下雨。
  火星的气候在不同的地质时间段差别很大,最令人着迷的是30亿年前至40亿年前。有大量地质学证据显示,过去火星的气候与地球更相似,当时的火星大气肯定稠密得多,因此液态水或许能够存在。那时的火星也更温暖,部分原因是稠密大气的温室效应。我认为,陨星撞击和地热的作用在火星水循环中也起着重要作用。
  
  火星地面下可能存在生命
  
  问:地球人一直在向火星发射探测器,其中许多带着寻找火星生命痕迹的目的。作为火星气候专家,你能否告诉我们,是什么原因使得我们认为最终找到火星生命是很可能的事情?
  答:主要的问题是,液态水在火星表面很难稳定。火星上有很多水,但都以冰或水蒸气的形式存在。我们所熟悉和想象的生命都需要液态水。存在于火星表面或接近火星地表的生命,可能需要一种我们尚不知道的生存招数,来使自己在如此干燥的环境中存活。
  
  尽管许多科学家都相信火星上一定存在生命,哪怕它们只是搭乘陨石从地球来到火星的地球微生物的后代。不过,也不能排除这样一种可能性:登陆火星的宇航员最终发现火星上其实并无生命存在!对此,科学家说,就算火星上根本不存在生命,这颗和地球有太多相似之处的行星也有可能最终被改造成另一个地球。换句话说,只要人上了火星,就算原本没有生命的火星最终也可以变得生机盎然。那么,怎样才能做到呢?
  
  <<步骤一
  用人造卫星辨别火星上富含氟的区域。在附近建造100座核反应堆,与巨型化工厂相连。在巨型化工厂中,氟与来自火星大气的碳结合,生成的全氟化碳被排进火星大气中。
  
  步骤二>>
  随着全氟化碳进入火星大气,它们俘获来自太阳的能量,并阻止热量逃逸,寒冷的火星由此被初步加热升温。接着,在火星表面数千平方公里范围内播撒氰菌,让它们将二氧化碳转化为氧。同时播撒其他细菌,以便将火星大气中的氮“固化”成有用的硝酸盐。
  
  步骤三>>
  50年之后,火星表面的平均温度上升至零摄氏度以上。这时,在火星上植树,树木的光合作用令火星大气中的氧含量进一步增加。火星大气上层的氧转变为臭氧,最终成为能够抵挡太阳紫外线的保护性“盾牌”。
  
  <<步骤四
  100年之后,火星地表平均温度达到15摄氏度,大气中氧占到20%,曾经是红色的火星如今成为蓝色的世界——雨露滋润,江河纵横,溪水奔流,瀑布一泻千里,最终汇入海洋。火星变成第二个地球!
  (本文图片主要由美国宇航局和欧洲空间局提供)
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