火星地下可能蕴藏着足够的氧可支持生命存在

　　火星地下可能蕴藏着足够的氧，能够支持生命存在

　　自19世纪意大利天文学家乔范尼·夏帕雷利声称发现“火星运河”以来，人类便梦想着有朝一日能够派使者前往这颗红色星球。我们一直希望能够在火星上发现文明，与火星人亲密互动。

　　虽然上世纪60年代和70年代的“水手”号和“海盗”号任务让寻找火星文明的愿望化为泡影，但在此之后大量证据浮出水面，证明火星可能一度出现过生命。根据科学家进行的一项新研究，火星地下可能存在足够多的氧气，能够支持好氧生物的存在。这一研究发现进一步表明生命能够在地外行星上生存。

　　1976年9月3日，“海盗2”号登陆火星

　　此项研究由地球与行星学家、美国宇航局喷气推进实验室的理论物理学家瓦拉达·斯塔莫科维克领导，喷气突进实验室和加州理工学院地质与行星学系的多名科学家参与。研究论文于最近刊登在《自然-地球科学》杂志上。

　　氧气在火星上可能扮演的角色一直没有引起科学家重视。这是因为火星大气主要由二氧化碳和甲烷构成，氧气的比重很低。但从火星陨石和地表富锰岩石获取的地质化学证据显示，它们的氧化程度很高。这可能因为过去的火星存在水，氧在火星地壳的化学风化过程中扮演角色。

　　“水手2”号飞船艺术概念图

　　为了探寻这种可能性，斯塔莫科维克和他的研究小组将目光投向“好奇”号火星车收集的两组证据。第一组是化学与矿物学分析仪（CheMin）收集的化学证据，证明火星岩石样本的氧化程度很高。

　　随后，他们对“火星快车”先进地下和电离层探测雷达（MARSIS）获取的证据进行分析。这些证据表明火星南极地下存在水。借助这些数据，研究小组开始测算地下盐水沉积物的含氧量，同时确定氧量是否足以支持好氧生物存在。

　　欧洲航天局的“火星快车”探测器

　　研究小组创建了一个综合性热力学框架，用来计算火星地下卤水（海水和其它可溶解矿物的混合物）的氧溶解度。计算过程中，他们假定氧的供应来自于火星大气层，即大气层能够与地表和地下环境接触，让氧的输送成为可能。随后，他们将溶解度框架与火星大气环流模型（GCM）结合，确定每年氧溶解于卤水的速度。在此过程中，他们考虑了当地气压和温度条件等因素。这允许他们立即锁定哪些区域最可能维持高水平的氧溶解度。

　　火星南极冰盖

　　最后，他们计算火星倾斜度在过去及未来发生的变化，以确定有氧环境在过去2000万年如何分布，以及将在未来1000万年发生怎样的改变。根据他们的研究，即使在最恶劣的情况下，火星岩石和地下水库也拥有足够的氧，能够支持好氧微生物的存在。

　　斯塔莫科维克指出：“我们的研究结果表明在现代火星环境下，氧能够溶解于一系列卤水，浓度远超好氧微生物呼吸所需的氧浓度。虽然尚无法证实火星地下存在生命，但我们的研究暗示冷卤水的存在能够作用于岩石，形成锰氧化物。‘火星科学实验室’探测车的观测结果也证明了这一点。”

　　阳光普照下的火星

　　根据研究小组的计算，绝大多数火星地下环境的氧水平超过好氧微生物呼吸所需浓度，可达到后者的6倍。这一浓度与当前的地球海洋相当，同时高于23.5亿年前大氧化事件之前的地球氧浓度。

　　研究结果表明生命能够存在于火星地下的盐水沉积物中，为高度氧化的岩石的形成提供了一种解释。斯塔莫科维克说：“‘好奇’号火星车发现了通常只在岩石与高氧化岩石发生交互时才形成的锰氧化物。如果存在冷卤水，氧浓度与当前类似或者远超现在并且岩石发生改变，我们的研究结果能够解释这些发现。”

　　在火星南极地下，雷达探测到水

　　研究人员指出火星极地的多个地区拥有更高的氧浓度，足以支持海绵等更复杂的多细胞生物的存在。中等溶解度环境可能存在于靠近赤道，地表气压更高的低洼地带——例如赫拉斯平原和亚马逊平原——以及阿拉伯高地和坦佩高地。

　　火星生命如何迁移到地下，而不是消失踪影？随着大气层的缓慢剥离和地表温度下降，水开始冻结并渗入到地下水库。这些地区拥有足够的氧，允许好氧生物在不进行光合作用的情况下继续生存。

　　火星与地球对比图

　　虽然这种可能性为搜寻火星生命提供了新的机遇，但这种搜寻难度极大，同时也是一种不明智的做法。第一，此前实施的任务回避水浓度较高的火星区域，唯恐地球细菌污染这些地区。未来的火星任务——例如美国宇航局的“火星2020”探测车——的重点是收集地表土壤样本，寻找过去曾出现生命的证据。

　　第二，虽然这项研究证明生命能够存在于火星的地下水库，但并没有证明生命仍存在于这颗红色星球。不过，斯塔莫科维克指出他们的研究将开启一个令人兴奋的新研究领域，将从根本上改变我们看待火星的方式。他说：“这项研究表明，对火星过去以及现在支持生命存在的可能性，我们仍有太多东西需要了解，很多疑问仍等待我们去解答。这项研究为探寻火星存在生命的可能性带来希望。我们应将目光聚焦好氧呼吸，可能会取得意想不到的发现。”