任輝

炎炎夏日，一則發(fā)自深夜的短訊更是將天文愛(ài)好者們的熱情徹底引爆：7月25日夜，歐洲航天局對(duì)外宣布了他們關(guān)于火星的新發(fā)現(xiàn)——老當(dāng)益壯的“火星快車(chē)號(hào)”探測(cè)器，在這顆紅色星球的南極冰冠下1.5公里處，探測(cè)到了一個(gè)直徑20公里的地下湖泊！

對(duì)于咱們科幻愛(ài)好者來(lái)說(shuō)，探索宇宙中其他生命的存在，一直是極富魅力的話(huà)題。對(duì)地球上生命的研究告訴我們，生命所需的最核心元素恐怕就是液態(tài)水了，但在廣袤的宇宙中，擁有液態(tài)水的環(huán)境是非常罕見(jiàn)的：有的行星距離恒星太近，導(dǎo)致溫度過(guò)高，水分無(wú)法留存;有的則距離恒星太遠(yuǎn)，即便有水存在，也早已冰封成刺骨的凝固天地。從這個(gè)角度來(lái)說(shuō)，恒星與行星的距離是否合適，似乎是形成生命的一個(gè)先天條件，這就是我們常說(shuō)的“宜居帶”的概念。對(duì)于太陽(yáng)系來(lái)說(shuō)，除了我們的地球，火星似乎也處在宜居帶中，所以，關(guān)于火星上是否存在生命的研究，在火星探索中一直占有極其重要的地位。

早在人類(lèi)火星探測(cè)的初期，水的存在痕跡就已經(jīng)如此明顯了——在火星的地表上，有類(lèi)似于水流沖刷形成的痕跡，而在20世紀(jì)70年代的探測(cè)中，人們更是直接發(fā)現(xiàn)了高氯酸鹽類(lèi)，這正是一種典型的水合物。

實(shí)際上，層出不窮的證據(jù)表明，30億年前的火星，也曾有過(guò)一個(gè)溫暖濕熱的時(shí)期，那時(shí)的火星上不僅不缺乏液態(tài)水，甚至還有過(guò)汪洋大海，這片已經(jīng)消失的海洋的深度和面積都不亞于今天的北冰洋。但命運(yùn)跟我們的這顆紅色鄰居開(kāi)了一個(gè)玩笑，盡管它的確處在宜居帶中，盡管它曾經(jīng)擁有過(guò)適合生命誕生的環(huán)境，但它的體積太小了，當(dāng)它金屬的內(nèi)核逐漸冷卻，保護(hù)行星的磁場(chǎng)便漸漸消失了，失去了磁場(chǎng)的庇護(hù)，暴虐的太陽(yáng)風(fēng)開(kāi)始不斷地剝?nèi)ニ拇髿鈱?，被譽(yù)為生命之源的液態(tài)水，最終在漫長(zhǎng)的歲月中不斷逃逸流失殆盡。

不過(guò)，直到今天，依然有一定量的水殘留在火星上：覆蓋火星南北極的厚重冰冠，正是由水形成的冰和二氧化碳形成的干冰共同組成的，而在火星其他地區(qū)的土壤中，也有大量的水冰存在。只是火星上液態(tài)水的痕跡卻的確難覓其蹤，這倒不是因?yàn)榛鹦菧囟鹊偷木壒省诨鹦堑某嗟栏浇?，日間氣溫也能達(dá)到35℃左右，但影響液態(tài)水的存在的因素，除了溫度之外，還有氣壓，火星上的氣壓極低，如果溫度超過(guò)0℃，許多冰會(huì)直接升華為水蒸氣，而不是融化為液態(tài)水。在這次的發(fā)現(xiàn)之前，人們只是間接地發(fā)現(xiàn)了一些液態(tài)水存在的蛛絲馬跡：2005年，NASA發(fā)現(xiàn)火星的部分地表出現(xiàn)了一些暗色的條帶，這些條帶似乎會(huì)隨著季節(jié)的變化而增長(zhǎng)或縮小，人們不禁懷疑，這是否是火星土壤中的冰融化成的水在流淌的痕跡呢？有的學(xué)者認(rèn)為這是一個(gè)合理的解釋?zhuān)M管這些地區(qū)的溫度，還在零下70多攝氏度，但如果這些水中含有大量的高氯酸鹽，那么它們的冰點(diǎn)就會(huì)大大降低，如此低溫之下的部分融化也是可能的。

但對(duì)于火星上液態(tài)水的研究焦點(diǎn)，始終被放在了南北極的冰冠區(qū)域。早在1987年，就有學(xué)者指出南北極冰冠的下方有可能會(huì)形成液態(tài)水。這一觀點(diǎn)絕非異想天開(kāi)，對(duì)我們地球上南極冰冠的研究發(fā)現(xiàn)，南極冰層下方有140多個(gè)大大小小的液態(tài)湖，其中最大的沃斯托克湖（Lake Vostok）和北美洲的安大略湖差不多。這些冰下湖形成的原因，很有可能是因?yàn)楸鶎犹駥?dǎo)致內(nèi)部壓力太大所形成的水的融化，學(xué)者們相信，火星南北極冰冠下也可能會(huì)出現(xiàn)這樣的液態(tài)湖。

2015年，“火星快車(chē)號(hào)”在軌探測(cè)器就在火星南極的冰蓋下察覺(jué)出了液態(tài)水存在的可能：在1.5公里的冰層下方，出現(xiàn)了一個(gè)導(dǎo)電性極為特殊的區(qū)域，而經(jīng)過(guò)三年的持續(xù)研究，歐空局最終排除了其他可能性，人們可以確定地宣布，在火星南極冰蓋之下，的確有液態(tài)水形成的湖泊！

我們可以猜測(cè)，這個(gè)湖泊形成的原因，和地球上南極的冰下湖是類(lèi)似的，而“火星快車(chē)號(hào)”的雷達(dá)信號(hào)進(jìn)一步顯示，這里的湖水溫度極低，之所以還沒(méi)有結(jié)冰，恐怕正是因?yàn)榍懊嫖覀冋f(shuō)過(guò)高氯酸鹽的緣故，也就是說(shuō)，這其實(shí)是一汪被厚重冰層覆蓋住的寒冷鹽水。

那么，這么惡劣的環(huán)境中，是否有可能會(huì)存在生命的跡象呢？

其實(shí)我們沒(méi)辦法直接給出否定的答案，因?yàn)樵诮裉斓牡厍蛏希瑯佑性S多不適宜生命存在的地方，最后都發(fā)現(xiàn)了生命頑強(qiáng)的身影。

我們平常所理解的生態(tài)鏈循環(huán)，總是離不開(kāi)太陽(yáng)的參與，在陸地上，植物進(jìn)行光合作用產(chǎn)生能量和營(yíng)養(yǎng)，這就是整條食物鏈的基礎(chǔ)——初級(jí)生產(chǎn)者，一些動(dòng)物消耗植物為生，其他的動(dòng)物則以這些食草動(dòng)物為食，這樣，一個(gè)擁有生產(chǎn)者、消費(fèi)者的生態(tài)循環(huán)就形成了。在海洋中，這樣的模式依然適用，浮游植物成了進(jìn)行光合作用的生產(chǎn)者，其他的浮游動(dòng)物、小型魚(yú)類(lèi)，乃至大型掠食性魚(yú)類(lèi)和海洋哺乳生物，都要生活在建立于浮游植物基礎(chǔ)上的海洋生態(tài)鏈中。

被1.5公里厚重冰層所覆蓋的火星地下湖，由于缺少了陽(yáng)光這個(gè)關(guān)鍵的因素，似乎不能支撐起生命的生存。但這一邏輯在我們的地球上就已經(jīng)被推翻了，在20世紀(jì)70年代之前，人們還普遍認(rèn)為大洋的深處就是生命的禁區(qū)，因?yàn)殛?yáng)光能夠穿透海水的深度，最多不超過(guò)一千米，在被黑暗籠罩的幾千米深處海底，當(dāng)然無(wú)法進(jìn)行光合作用，缺少了依靠光合作用產(chǎn)生營(yíng)養(yǎng)的生產(chǎn)者，生態(tài)鏈自然無(wú)從建立。

但20世紀(jì)70年代首次踏足深海的我們，卻發(fā)現(xiàn)這里存在著極為繁茂的生態(tài)體系，尤其是在洋中脊區(qū)域，這里林立著許多深海熱泉，也就是我們常說(shuō)的“黑煙囪”，從熱泉中噴出的滾燙熱液，其中富含硫化氫等物質(zhì)，而一些細(xì)菌，就聚集在熱泉的出口，它們居然能夠通過(guò)將硫化氫與氧結(jié)合而產(chǎn)生能量和有機(jī)物質(zhì)，這就是化學(xué)自營(yíng)細(xì)菌。許多其他生物也被這些化學(xué)自營(yíng)細(xì)菌吸引而來(lái)，它們有的以濾食這些細(xì)菌為生，有的則干脆和這些細(xì)菌共生—— 一些生活在熱泉附近的蠕蟲(chóng)和甲殼類(lèi)動(dòng)物體內(nèi)，都存在這些化學(xué)自營(yíng)細(xì)菌。也就是說(shuō)，缺乏陽(yáng)光并不能成為阻礙生命繁衍的決定性因素，甚至海底熱泉周邊極度惡劣的溫度條件，也沒(méi)能阻礙生命前進(jìn)的腳步。由于水壓和鹽濃度的影響，熱泉中噴薄而出的熱水溫度經(jīng)常會(huì)超過(guò)100℃，但在距離熱泉僅僅幾米之外，深海的冰冷海水就可以直達(dá)冰點(diǎn)，一種生活在熱泉周邊的龐貝蠕蟲(chóng)，似乎對(duì)這樣劇烈的溫差早已適應(yīng)：它們不僅經(jīng)常會(huì)爬進(jìn)滾燙的熱泉水中，也可以“漫步”于周邊冰冷的海底，這種耐極度高溫和極度劇烈溫差的生物，讓我們對(duì)生命的頑強(qiáng)有了全新的認(rèn)識(shí)。

我們可以想象，如果在火星的南極冰冠下也存在有熱泉這樣的地質(zhì)活動(dòng)，就很有可能也會(huì)孕育出這樣以化學(xué)自營(yíng)方式為基礎(chǔ)的生態(tài)鏈！但是不得不承認(rèn)，這種情況在火星上恐怕是不會(huì)出現(xiàn)的，因?yàn)榫拖裎覀兦懊嬲f(shuō)到的那樣，火星的內(nèi)核早已冷卻，當(dāng)一顆行星躁動(dòng)的內(nèi)心已經(jīng)歸于沉寂之后，火山活動(dòng)也就隨之終結(jié)了。

所以對(duì)于可能存在于火星上的生物來(lái)說(shuō)，它們所要面對(duì)的嚴(yán)酷環(huán)境，恐怕與海底熱泉的生物所面臨的環(huán)境有著冰與火的差別。是的，極度的寒冷是火星鹽水湖的常態(tài)，從“火星快車(chē)號(hào)”的雷達(dá)信號(hào)分析，這片地下湖泊的溫度恐怕在零下60℃以下。

我們都知道，如果溫度下降到一定程度，生物體內(nèi)的體液會(huì)凍結(jié)，對(duì)新陳代謝至關(guān)重要的酶的活性會(huì)降低，地球上的絕大多數(shù)生物都必須生活在適宜的溫度下，其中尤以適應(yīng)溫帶和熱帶氣候的生物種類(lèi)最多。然而，這并不代表低溫之下就沒(méi)有生命活動(dòng)，在漫長(zhǎng)的演化過(guò)程中，有一類(lèi)微生物已經(jīng)演化出了對(duì)抗低溫環(huán)境的獨(dú)門(mén)絕技。這些被統(tǒng)稱(chēng)為嗜冷菌的微生物，可以通過(guò)改變細(xì)胞膜上的不飽和脂肪酸比例避免自己被凍結(jié)，還可以通過(guò)一些分子結(jié)構(gòu)比較柔軟的酶在低溫下保持較高的活性，像絲藻和粘球藻這樣的嗜冷菌，甚至必須要在環(huán)境達(dá)到一定冷的程度下才會(huì)顯得活躍，而溫度極低的地球南北兩極和極深的海底，都陸續(xù)發(fā)現(xiàn)了這些嗜冷菌活動(dòng)的跡象。

但是，我們不可避免地又要談及火星上這一地下湖的特殊性。在零下60℃的溫度下依然可以保持液態(tài)水的存在，這恐怕得益于這些液態(tài)水中所飽含的高氯酸鹽了。對(duì)于生命來(lái)說(shuō)，過(guò)高的鹽分，就必須要面臨滲透壓所帶來(lái)的脫水問(wèn)題，地球上的絕大多數(shù)物種，它體液內(nèi)的鹽分含量總是接近0.9%濃度的生理鹽水濃度，這或許是地球上現(xiàn)存生命的共同祖先曾經(jīng)就誕生在類(lèi)似這一濃度的海水中的一個(gè)證據(jù)。按照這個(gè)邏輯，如果火星上曾經(jīng)誕生過(guò)生命的話(huà)，它體內(nèi)的體液濃度也應(yīng)該接近于原始火星上曾經(jīng)存在的那片大洋的濃度。當(dāng)那片大洋逐漸干涸，最終消退為南北極的兩個(gè)冰蓋時(shí)，在冰蓋之下形成的液態(tài)湖的鹽分濃度肯定已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)的高過(guò)當(dāng)時(shí)的海洋濃度了。

生命有可能在如此高的滲透壓差下存活嗎？對(duì)于絕大多數(shù)的生物來(lái)說(shuō)，答案當(dāng)然是否定的。許多生物連淡水與海水的滲透壓差距都無(wú)法跨越，而在像死海這樣高濃度的鹽水湖，似乎已經(jīng)是生命的禁區(qū)。然而凡事總有例外，微生物的表現(xiàn)再次超乎我們的想象！通過(guò)獨(dú)特的逆轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白，一些微生物的細(xì)胞表面形成了類(lèi)似于排水泵的鈉離子泵，還有的微生物可以在體內(nèi)不斷地積累鉀離子，通過(guò)這種變相的方式，提升體內(nèi)的濃度來(lái)緩沖與體外的滲透壓差距……借助于這些精妙的結(jié)構(gòu)，此類(lèi)被統(tǒng)稱(chēng)為嗜鹽菌的微生物，不僅可以在死海和其他地區(qū)的鹽湖中繁衍生息，甚至在中國(guó)新疆和美國(guó)西部的鹽礦中都可以存活！

生命的頑強(qiáng)令我們驚嘆，但生命其實(shí)也異常脆弱。我們常說(shuō)萬(wàn)物生長(zhǎng)靠太陽(yáng)，可對(duì)地球上的生命來(lái)說(shuō)，最大的危險(xiǎn)其實(shí)也來(lái)自于太陽(yáng)——強(qiáng)烈的太陽(yáng)風(fēng)中所含的高能射線(xiàn)沖擊會(huì)導(dǎo)致遺傳基因的損壞，長(zhǎng)期暴露在高強(qiáng)度輻射下的生命很容易出現(xiàn)癌變、畸形，甚至直接導(dǎo)致死亡。我們得以存活，完全依賴(lài)于地球強(qiáng)大的磁場(chǎng)和厚重的大氣層的保護(hù)，而火星上已幾乎完全消失的磁場(chǎng)和非常薄弱的大氣層，顯然是不足以阻擋這些輻射，即便這個(gè)湖泊之上有1.5公里厚的冰層，也無(wú)法完全替代磁場(chǎng)和大氣的防護(hù)作用。

為了探究太陽(yáng)輻射對(duì)生命的影響，國(guó)際空間站曾經(jīng)單獨(dú)設(shè)立過(guò)一個(gè)life生命實(shí)驗(yàn)室，這項(xiàng)實(shí)驗(yàn)的方式簡(jiǎn)單又粗暴——宇航員將培養(yǎng)有微生物的器皿安放在空間站的保護(hù)層之外，暴虐的太陽(yáng)輻射直接照射在這些培養(yǎng)皿上，僅需要每隔一段時(shí)間觀察一下培養(yǎng)皿中剩余微生物的數(shù)量，就可以直觀地?fù)Q算出陽(yáng)光對(duì)生命的殺傷力。

而這也讓我們最終認(rèn)識(shí)到了一些微生物對(duì)輻射的強(qiáng)大抵抗能力！

有的微生物，通過(guò)細(xì)胞內(nèi)富含的色素和氧化酶吸收輻射，甚至還有修復(fù)自己DNA的能力，其中的一種細(xì)菌，在被太陽(yáng)輻射連續(xù)轟擊18個(gè)月之后，依然活蹦亂跳。

如此說(shuō)來(lái)，無(wú)論是暗無(wú)天日的地下環(huán)境，還是酷熱或嚴(yán)寒的極端溫度，甚至身處高濃度的鹵水中，經(jīng)歷著高能太陽(yáng)輻射的轟擊，還是會(huì)有一些生命力異常頑強(qiáng)的家伙存活下來(lái)。從這個(gè)角度上說(shuō)，火星的確曾經(jīng)擁有，甚至現(xiàn)在還擁有適合生命存在的可能。

可要解答這個(gè)疑惑，僅僅依靠“可能”二字是不夠的，像“火星快車(chē)號(hào)”這樣的在軌探測(cè)器，它所攜帶的設(shè)備無(wú)法直接觀測(cè)到生命跡象，想要尋求火星上是否存在過(guò)生命的直接證據(jù)，恐怕只有一個(gè)辦法，那就是像當(dāng)年我們探測(cè)南極洲冰下湖里的生命一樣——將湖面上的冰層鉆探開(kāi)抵近觀測(cè)。

不過(guò)要使用這樣的方法，必須格外謹(jǐn)慎。關(guān)注天文探索的朋友們一定記得去年“卡西尼號(hào)”土星探測(cè)器的悲壯落幕。這顆為人類(lèi)土星研究立下了汗馬功勞的探測(cè)器，最終被安排主動(dòng)撞擊土星自毀。這完全是出于對(duì)兩顆土星衛(wèi)星的保護(hù)：由于土星的引力攝動(dòng)環(huán)境非常復(fù)雜，燃料耗盡后的卡西尼探測(cè)器的長(zhǎng)期軌道是無(wú)法預(yù)測(cè)的，它有可能成為土星的一顆人造衛(wèi)星而長(zhǎng)期停留在軌道上，也有可能在引力的干擾下一頭扎入土星周邊的衛(wèi)星上，在這些衛(wèi)星中，有兩顆極為特殊，其一是土衛(wèi)六泰坦，這顆衛(wèi)星擁有濃密的大氣層，而在它的地表之上，流淌著由液態(tài)甲烷構(gòu)成的海洋和河流，另一顆衛(wèi)星則是土衛(wèi)二，這顆衛(wèi)星的厚重冰層之下，是極為深厚的液態(tài)水海洋，它所擁有的水含量總量甚至遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)地球。

在“卡西尼號(hào)”飛船發(fā)射的那個(gè)年代，還沒(méi)有形成對(duì)地外探測(cè)器進(jìn)行全面消毒殺菌的規(guī)范，“卡西尼號(hào)”飛船上有可能攜帶著地球上的這些能夠耐受極端環(huán)境的微生物，而其中的一部分，在“卡西尼號(hào)”飛離地球二十多年后的今天依然可能存活，如果“卡西尼號(hào)”不幸隕落到土衛(wèi)六或土衛(wèi)二，又沒(méi)有被大氣層完全燒毀的話(huà)，這些微生物便有可能在這樣相對(duì)適宜的環(huán)境中生根落葉。此外，“卡西尼號(hào)”所攜帶的燃料帶有毒性，為探測(cè)器上的設(shè)備供電的核電池一旦破碎也會(huì)造成輻射污染，如果這兩顆衛(wèi)星上擁有原生生命，這都會(huì)對(duì)它們帶來(lái)嚴(yán)重的威脅。

對(duì)于火星南極冰冠下的這個(gè)液態(tài)湖，我們也需要在對(duì)其進(jìn)行研究的同時(shí)，確保不會(huì)對(duì)可能存在的生物帶來(lái)傷害。實(shí)際上，在1999年，俄、法、英等國(guó)對(duì)地球南極冰蓋下的沃斯托克湖進(jìn)行研究的時(shí)候，為了潤(rùn)滑鉆頭而使用的含有煤油和氟利昂的潤(rùn)滑劑，就差點(diǎn)兒污染了這個(gè)冰封的地下湖中的水體，導(dǎo)致在鉆探到離湖水還有150米厚度的時(shí)候，鉆探一度被緊急叫停。

不難想象，在鄰近星球上存在著生命的可能，對(duì)人類(lèi)來(lái)說(shuō)擁有何等重要的意義！這絕不僅僅是為了滿(mǎn)足對(duì)未知領(lǐng)域的好奇心，更是源自哲學(xué)層面的需求——千百年來(lái)，無(wú)數(shù)的先賢仰望星空，發(fā)出叩問(wèn)：在宇宙無(wú)垠的浩瀚中，我們是不是孤獨(dú)的？我們并不知道遙遠(yuǎn)火星冰蓋下的這一湖鹵水能否幫我們解決這個(gè)問(wèn)題，但探索的腳步絕不會(huì)止步于此，因?yàn)椋庑巧拇嬖谶@一事實(shí)，不僅將在茶余飯后為我們津津樂(lè)道，它對(duì)認(rèn)識(shí)生命、認(rèn)識(shí)我們自己，也至關(guān)重要，意義深遠(yuǎn)。

【責(zé)任編輯：劉維佳】