《财经》专稿|找到了水,发现火星生命还远吗

《财经》 贺涛 | 文  

2015年09月29日 14:33  

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北京时间9月28日23时30分,美国国家航空航天局(NASA)宣布,光谱证据显示,火星上现在就有液态水。

早在2011年,亚利桑那大学的本科生琳德拉·奥哈(Lujendra Ojha)发现一个奇怪的现象,从火星探测轨道飞行器(MRO)传回的图片中,有些火星山丘斜坡上存在一些酷似一根根手指的阴影条纹,并且,在火星表面相当活跃。当气温上升时,季节性坡纹开始形成并发育壮大,当气温下降天气寒冷时,这些坡纹又会消失不见。就是从春季开始出现,在整个夏季变得越来越明显,到秋冬季节逐渐消失。

多年观测发现,这些条纹一般在同一位置反复出现。据推测,这一神秘的地质现象可能与流水有关,直接关系到火星上现在是否有水这一重大命题。

 

火星上一个面向西部的贾尼撞击坑(Garni)坑壁上的季节性坡纹。

火星上Melas Chasma地区扇形细颗粒物质上发育的季节性坡纹(NASA / JPL-Caltech / University of Arizona),彩色影像源自MRO上的HiRISE高分辨相机。

验证这一假设,需要检测到液态水和含水盐的吸收光谱,这是识别一种物质的特征数据。

后来,奥哈进入佐治亚理工学院攻读研究生,并继续从事这项研究。如今,佐治亚理工学院的研究团队通过分析MRO上图像光谱仪传回的数据,证实在火星表面4处地点的光谱数据都与水流沉淀形成的含水盐的光谱信号一致,而周围地貌却没有盐的光谱信号。这些光谱,为火星上存在液态水提供了确凿的证据。

这些液态水是高氯酸盐水。盐水的凝固点温度较低,可以在较低温度的火星表面保持液态。

火星与太阳的平均距离约2.279亿千米。现在的火星,寒冷而干燥,且大气稀薄,大气层厚度仅有地球的百分之一。中国科学院国家天文台副研究员郑永春告诉《财经》记者,火星表面温度随地理位置、一天中的时间以及表面性质而变化。在黎明前温度最低,然后迅速升高,正好过中午后温度达到最高值,然后在下午迅速下降,随后慢慢地下降到黎明的低值。表面温度随天、季节和纬度有很大的不同,夏季最高温度可达17℃,但平均日温不超过-33℃。

由于火星表面气温往往低于纯水的冰点,因此纯净的液态水在火星上很难存在,而高氯酸盐的存在降低了水溶液的冰点。一般加入铵盐后的水溶液,冰点可降低至约零下40摄氏度,实验室中经过优化后的配方,水溶液的冰点可降至约零下80摄氏度。因此,即便在远低于零摄氏度的低温下,火星上的盐水也有一定流动性。

不过,高氯酸盐水的性质,决定了其能够被生命体利用的可能性很低。

各种证据表明,火星曾经温暖而湿润,曾经有过厚厚的大气层。长期以来,科学家一直在火星表面寻找液态水的踪迹。美国宇航局火星探索计划首席科学家迈克尔·迈耶表示,“我们不知道火星上有没有生命,因此转而去寻找那些能够让生命存在的环境。”因此,液态水的发现,为下一步在火星上寻找生命提供了希望。当然,火星上的生命肯定只能是低等的微生物。

在科学家看来,如果在火星上发现有机碳,可证明火星曾经有过生命。难度是,即使火星表面存在有机碳,也难以在宇宙射线的强烈照射下保存很久。目前,“好奇”号火星探测器的一项工作,就是寻找化学条件更利于保存有机物、有机物含量较高、辐射暴露时间较短的岩石样本。一旦“好奇”号检测到有机碳,那将是火星曾经有过生命的直接证据。

“好奇”号火星探测器的钻探设备可以钻至5厘米深处的岩石样本,有机碳在这一深度的岩石中可以保存7000万年左右。

此外,火星大气中的甲烷,在一定条件下,也有“生命指示剂”的作用。2014年10月—12月,“好奇”号监测到火星大气中甲烷的平均含量大幅提高又很快消散的现象,说明火星上有相对固定的物质在释放甲烷。

关键问题是,这些甲烷源自何处?2004年欧洲发射的火星快车就在火星大气中检测到低浓度的甲烷气体。火星大气中的甲烷有可能是地质过程释放的,也可能是生物过程释放的。这有待于科学家去探索,一旦证实甲烷是微生物活动释放的,那将是爆炸性新闻。

其实,这次发现高氯酸盐水,对于人类未来探索火星的作用更明确。高氯酸盐有毒性,会致畸。人体摄入高氯酸盐将抑制碘吸收,削弱甲状腺功能对婴幼儿也有致畸作用,会产生面部溃疡。

即便如此,有水总比无水好,哪怕是有毒的水,也远远比付出高昂代价从地球上运水要好得多。郑永春认为,未来人类前往火星时,不一定要付出高昂代价从地球上运水了。通过成熟的海水淡化技术和国际空间站的水循环利用技术,人类可以在火星上就地取水。

在国际空间站,不会有任何一滴汗水、眼泪或尿液被浪费,利用再生水回收系统,太空舱内收集的水分经过过滤、净化后循环利用。有位航天员曾经形象地说过,在国际空间站上,我今天喝的咖啡就源自昨天喝下去的咖啡。

下一步NASA科学家将致力于研究这些盐水的来源及其储量。根据地球的经验,只要有液态水并且有一定的热量,几乎肯定可以有生命存活。此次发布的重要成果,为下一步在火星上寻找生命提供了希望。

对火星生命的好奇心和对人类未来命运的危机感,吸引着科学家一步步探索火星。虽然每一次探索任务的突破都有限,但或多或少都会带来一些新的发现。郑永春告诉《财经》记者,“这些逐渐积累起来的探测成果,终将变成人类移居火星的巨大力量。”