当“维京”号着陆器在“水门事件”高峰时期降落在火星表面时,它们卷起了两团红锈色的尘土,并引发了一场持续了四十多年的辩论。
这项任务是 NASA 首次直接搜寻火星微生物,结果却是一次模棱两可的耸肩。它既发现了类似生命的活动迹象,也缺少这种生命可能所需的成分。大多数研究人员认为,一个错误的化学反应可以解释这些矛盾的结果,但仍有人坚信“维京”号着陆器在 1976 年探测到了火星生命。尤其是吉尔伯特·莱文(Gilbert Levin),“维京”号的主要研究员之一,他一直倡导进行一次后续任务,以执行该原始实验的更先进版本,正如他 最近在《科学美国人》上发表的文章中所述。然而,在之后的六次着陆任务中,没有一个这样的仪器能够通过,这让莱文和他的合作者不禁要问一个显而易见的问题——为什么我们停止在火星上寻找生命了?
莱文的信念源于他对“维京”号所谓的标记释放实验(labeled release experiment)的后续思考。着陆器采集了土壤样本,并加入了一种富含放射性碳原子的营养汤。这些营养物质就像微生物的一顿饭,而放射性碳原子则是研究人员的“红旗”。着陆器上的设备会定期进行采样,以查看是否有火星微生物正在摄取这些标记的碳原子并将其排泄到空气中。在发现某种物质似乎与放射性碳原子发生反应后,NASA 的下一步是看看是否可以通过改变条件作为对照或确认。如果真的有微生物呼出这些碳原子,研究人员期望在加热时观察到碳原子数量的变化。
为此,“维京”号团队远程将实验舱加热到 320 华氏度(约 160 摄氏度),反应随即停止。将土壤置于黑暗中 10 天也中止了这一神秘过程,而将土壤在 120 华氏度(约 49 摄氏度)的中间温度下轻微烘烤,仅会减缓该过程。
单独来看,标记释放实验的结果表明,加热和黑暗可能正在杀死红色土壤中消耗碳的细菌,但“维京”号的其他仪器却讲述了不同的故事。其中一个仪器尤其未能发现构成地球生命的化学成分,如氨基酸,这表明死亡的土壤本身就通过其自身的化学反应释放出气体。(尽管这一结论也 存在争议。)
在世界各地干旱地区(如南极洲和智利阿塔卡马沙漠)重现了这些实验后,莱文于 2016 年在《天体生物学》(Astrobiology)杂志上发表了一篇经过同行评审的 论文,认为没有任何替代假说能够完全匹配“维京”号发现的活动模式。他现在支持一项更新的标记释放实验,该实验可以更精确地区分化学和生物活动——但 NASA 在可预见的未来没有计划进行此类实验。
NASA 天体生物学项目的代表在一份电子邮件声明中表示:“目前,认为可以通过单一仪器直接探测到生命的想法是不合理的。‘维京’号着陆器的结果以及对 从南极洲收集的火星陨石 的分析表明,即使使用不同仪器的多项测量,也难以找到关于生命的无可争议的证据。”
事实证明,即使是简单的实验,也需要大量的复杂背景信息——而这些信息在“维京”号任务时期对于这颗外星行星来说是完全缺失的,并且直到今天仍然不完整。“自从那时起,[NASA 的 地外生物学策略] 的重点就是先找到适宜的环境,然后再寻找生命。我们仍处于这个过程中,”SETI 研究所的科学家、前 NASA 行星保护官约翰·鲁梅尔(John Rummel)说。“我很想回去进行生命探测研究,但前提是在合适的地方,”他说,例如火星上相对湿润、温暖且了解得更清楚的地点。
尽管 NASA 已经放弃了直接的生命探测实验,转而关注更可能获得确定性答案的火星环境问题,但研究人员仍然能够从着陆器那里收集到大量的间接生物学证据,其中大部分都将火星描绘成一个对生命极其严酷的星球。
没有类似地球的磁场和臭氧层,这颗红色星球土壤上的任何东西都必须承受宇宙射线和太阳紫外线的全部冲击——这种力量如此致命,以至于 连强大的缓步动物都无法承受。更糟糕的是,十年前,“凤凰”号着陆器发现火星土壤中含有约 1% 的高氯酸盐,这种物质会分解成类似漂白剂的化学物质,对生命及其构成要素有毒。(顺便说一句,“维京”号之后的实验发现,高氯酸盐也可能参与释放类似生命过程的碳的反应,尽管莱文认为它们无法解释对照实验。)
陨石坠落本应在火星表面散落氨基酸和其他有机分子,但“好奇”号漫游车几乎没有发现这些——这证明了即使是生命的先驱者,在地表也被彻底漂白并被辐射轰击殆尽。该环境明显致命的性质,使得重访“维京”号的结果对许多人来说更不具吸引力。
塔夫茨大学(Tufts University)的行星化学家塞缪尔·科纳维斯(Samuel Kounaves)说:“这就像说‘你能在一个 400 度的烤箱里维持生命吗?’在里面发现了什么并不重要。”
科纳维斯说,没有人能保证生命没有找到生存的方法,但考虑到解释单一实验结果的复杂性以及地表宜居性较低的可能性,不难想象为什么“维京”号式的生命探测实验未能通过竞争激烈的选择过程,登上探测任务。他说:“NASA 不想白白花钱送东西上去,结果却因为某种化学反应而得出假阳性。”
科纳维斯的研究转而致力于为充满液态水的巨行星卫星 恩塞拉多斯(Enceladus) 和 欧罗巴(Europa) 设计直接探测任务,这些卫星会方便地将冰冻海水的喷泉喷射到太空中,以便于收集和现场分析。
他仍然认为火星上可能存在生命,甚至可能至今仍在艰难生存,只是不在地表漫游的探测器所能到达的地方。“那里可能存在生命,”科纳维斯说,“但要找到它,我们就得挖得更深。”