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工人日报 2012年09月28日 星期一

“好奇号”火星车登陆火星差不多两个月了。它携带多种先进的探测仪器,是人类迄今在其他星球登陆的最精密的“移动科学实验室”,也是迄今最昂贵的火星探测项目。人们期待着它陆续发回来令人备感好奇的火星信息——

火星:探索与新知

尹传红
《工人日报》(2012年09月28日 06版)

好奇号火星车

由“海盗号”发回的图像拼成的这幅图,显示出火星表面的沟沟坎坎,像是由水流冲蚀而成。它记录了火星古老而又十分丰盛的多水的历史。可是,这里的水哪儿去了呢?

未来宇航员的火星之家。

(资料图片)

回望19世纪末和20世纪上半叶,有关火星生命的探讨和争论从来就没有停息过。而在“航天时代”临近的时候,火星的许多自然条件已为人们所知,“运河”一说渐渐地偃旗息鼓。不过,火星上某种类型的植物或微小生物的存在,似乎仍有很大的可能性,且同样为科学家和公众所关注。这一希望,使得火星成了“航天时代”行星探索的重要目标。

神话破灭

进入20世纪20年代以后,随着新的天体物理学方法的大量应用,人们对火星诸多自然条件的认定已越来越准确,火星研究由此也开始了从火星地理学到火星物理学、从探索智慧生物到寻找火星植物的转向。

当时人们已经认识到,任何技术文明为了进行通信,肯定会使用无线电,这要优先于使用任何别的东西。因此,当火星于1924年比往常更接近地球时,人们曾试图监听想象中建造了火星运河的文明发出的无线电信号,但结果一无所获。

1925年,美国天文学家威廉·科布伦茨(1873-1962)在采用新方法测量火星温度后发表文章推测说,“在火星观测到的黑暗区域内较高的地表温度,可以被解释为是由于在某些不导热的干旱植被上有活的植物存在。”

他还指出,只要火星上有可能存在植物和动物,任何一种不能定期迁徙的动物“必然是穴居的,能够潜入地下冬眠的或是能在一种蛰伏的状态中经受住严寒的,就像人们在冬天暖和的日子里发现的蛰伏的昆虫一样”。

科布伦茨的观测结果成了火星研究的一个转折点,尽管他并没有得出正确的结论。几年过后,其他一些科学家借助光谱分析法认定:“在海拔相同的区域,火星大气中的氧含量还不足地球大气中氧含量的千分之一。”

这一结果对“火星生命假说”的信奉者是个不小的打击,但并没有从根本上动摇人们对火星植物的信念。

1947年,荷兰——美国天文学家杰拉德·柯伊伯(1905-1973)借助红外分光技术首次探测出火星大气中存在二氧化碳。由于植物能够借助光合作用吸收二氧化碳释放出氧气,因而这一发现极具生物学意义。不过,在将火星光谱与地球上各种植物的光谱进行比较之后,柯伊伯发现,没有证据表明其具有地球上高等植物中所含有的叶绿素,也没有含水植物存在的证据。后来证实:火星上暗色标记物的季节变化,主要是由于尘埃和大气的影响,而不是植物的活动。

尽管如此,在20世纪60年代,一些著名的科学家还曾设想过火星上存在某种生态系统的可能性。他们觉得,面对火星上的恶劣环境,生命有可能退守到很小规模的绿洲——“微环境”内。也许,火星上的水主要是以冰的形式存在于地表之下吧?

想象纵然可以填补科学留下的空白,但无情的事实却无从包容貌似合理的推测。1965年7月14日,美国“水手4号”空间探测器飞到距火星1万英里(约16000千米)以内的地方,拍摄并向地球发回了21幅近距离照片。照片的画面令人们大感意外:火星表面上布满环形山、火山和沙漠,其大气密度不足地球的1%。为此《纽约时报》以“死行星”为题报道说,“水手4号”证明火星上没有生命。

几年过后,1971年5月30日发射的“水手9号”环绕火星成功,传回大量火星表面的数据。又过了几年,先后于1975年8月和9月发射的“海盗1号”与“海盗2号”火星轨道器及着陆器次年在火星成功着陆。它们拍摄的火星表面照片表明:火星是一个干旱荒芜的不毛之地。没有纵横交错的运河,没有衰落的火星文明的废墟,更看不到什么小绿人或火星怪物。火星生命如果存在的话,生存环境看来要比地球上的生命艰难许多。

科学做出了无情的仲裁,“神话”终告破灭!

希望犹存

然而,对火星生命抱着执著信念和希望的人们仍不死心。在他们看来,只有登上火星大地,才能确定这颗行星上有没有生命。当然,以目前的科学技术发展水平,人类还无法亲临火星,只能采用三种间接的方法寻找火星生命的证据:一是对被认为是来自火星的陨石进行检测;一是对火星轨道探测器发回的观测数据和照片进行分析;三是由火星登陆器取得火星土壤样本进行化学和生物试验。

令支持“火星生命说”的人稍感欣慰的是,“水手9号”在火星上发现了许多干涸的河床,这证明在火星上可能曾经存在过液态的水。而只要有液态水,火星上的生命就有萌芽的希望。曾有科学家推测说:30亿~40亿年前,火星表面十分温暖,河湖密布,水流潺潺,甚至还有过比地球大过百倍的洪水。

登陆火星寻找生命,是人类有史以来离地球最远的一次生命叩问。

1976年7月和9月,“海盗1号”和“海盗2号”的登陆器先后在火星着陆。在那里,它们所装配的可远程操纵的生物实验室仪器按预先设定,对火星上的空气和土壤进行了测试:观察是否存在着同地球上一样的生物。结果所有的测试都表明:火星上没有任何生命存在的迹象。一个合乎逻辑的推断是:由于没有像地球大气那样的保护层,强烈的紫外光照射使得火星土壤完全不能孕育生命。负责“海盗号”火星探测计划的一位科学家甚至断言:“我们的梦想已经破灭。我们人类无疑是太阳系中寂寞的一群。”

不过,美国国家科学院并没有对以上实验给出明确的结论,而是用标准的科学语言总结说:它减小了火星上存在生命的可能性。

“海盗号”的整个实验计划和测试都是基于地球上生命的原理(气体交换、与光合作用和营养相似的机理),其结果似乎否定了火星表面存在生命,哪怕是初始生命的想法。但是,随着时间的推移,科学界也意识到了这些实验的局限性。再加上最近几十年来在地球上发现的生命的“极端形态”(如在南极的岩石中发现的石内活体微生物),拓宽了人们对地球上生命出现和发展的认识界限,同时也更新了人们探索火星生命的思路。

比如,有科学家提出:火星上的生物可能与地球上的生物不同,因而很难以同一方式测出其存在。实验的材料也许成分不合适,或浓度不高,导致了不理想的测试结果。更何况,火星生物消化、吸收养料后产生的物质,也许是地球上目前的仪器设备探测不到的。还有一种可能就是,“海盗号”探测器的着陆点也许处在火星的不毛地带,所以没有发现生命的痕迹。

对于火星的生命模式,科学家认为目前可从三个方面进行探讨:其一,在火星形成后的10亿年中,自然环境可能促成生命起源。后来环境每况愈下,生命再挣扎了十余亿年,终于全面绝种,只留下化石遗迹。其二,火星生命也可能在起源后继续演化,适应环境,深入地下水源,繁殖生长,或长期冬眠潜伏,伺机再出。其三,火星生命可能从未成形就胎死腹中,只留下一些氨基酸化学分子演化的蛛丝马迹。

石破天惊

由于难以在火星上找到生命存在的直接证据,科学家们就转而设法寻找生命的间接证据。

1996年8月7日,美国国家航空航天局在华盛顿举行新闻发布会,展示了一块据称是第一块来自其他世界的生物化石样本——被命名为“艾伦山84001”(ALH84001)的火星陨石。美国科学家宣称,对该陨石通过电子显微镜和扫描电镜观察,发现了一种由碳酸盐组成的微细管状结构,其直径小于人发直径的1/100,这是36亿年前火星存在的原始微生物化石,也是宇宙有其他生命的有力证据。

据推测,45亿年前,这块陨石与火星的外壳一起冷却为固体岩石。大约1600万年前,一颗陨星撞击火星,它便与其他一些火星物质被抛入太空,并在大约13000年前与地球相遇,掉入冰封的南极洲。

消息第二天就上了各大报的头版,在世界范围内掀起了巨大的波澜。一个事实是,这次发现宣布后,一个出版商将在火星上发现智慧生命的赌注赔率,从500比1缩小到了25比1。但是,很快就有其他一些科学家发表看法说,上述结论的科学依据不足。他们认为,仅仅凭陨石中那一些微小的管状物并不能证明火星上曾有生命存在。它们很可能只是在火星的自然演变过程中所出现的一些硬化粘土块,或者可能是陨石落到地球之后才进入其缝隙的雪块。不能因为这些管状物深深地嵌在了岩石中,就断定它们不可能来自地球。

4年过后,有英国科学家声称:他们在实验室里仅仅采用一些简单的沉淀步骤,就创造出了与火星陨石相同的物质结构。何况现在还没有证据可以证明,火星陨石内的物质可以演化成生命。

不管怎么说,这块岩石确确实实来自火星。因为在陨石结构中捕获的气体成分与20年前“海盗号”探测器测定的火星大气成分相符。此外,它所包含的数种磁性矿物质和多环芳香烃有机物质等,也都是与生命活动吻合的旁证。

自“海盗号”以后,相继又有“火星环球观测者号”、“火星探路者号”、“奥德赛”、“火星快车”,以及“勇气号”和“机遇号”等探测器发射升空。2004年1月成功登陆火星表面的美国“勇气号”和“机遇号”孪生火星车都是为了一个主要的目的——寻找火星存在过水的证据而飞向火星的。“勇气号”火星车在火星上新发现一种矿物,它只在有水的环境下才能形成。这是迄今该火星车找到的火星历史上曾存在过水的最确凿证据之一。此次探测活动后来被评为2004年世界科技领域的最大突破。

2011年11月26日发射升空的“好奇号”火星车,于2012年8月6日(美国东部时间)在火星表面着陆,主要任务是探索这颗红色星球过去及现在是否存在适宜生命存在的环境。“好奇号”不仅将凭借其突破性的能力更好地充当耳目,帮助人类寻找解开疑问的线索,而且它还肩负着为人类立足火星充当垫脚石的任务。让我们拭目以待吧。

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