地球自誕生以來已經歷經了46億年的漫長時間,而我們人類祖先-古猿登上歷史舞臺的時間非常晚,僅有500多萬年的時間。地球上最早的生命形式出現的時間,根據科學家們的測算,大約產生於距今40億年前,那麼40億年前地球上最早的生命形式是如何產生的,一直以來都是眾多領域的科學家競相研究的重點課題。伴隨著美國“毅力”號火星探測器和中國“天問一號”探測器近期“拜訪”火星,其中共同的一項任務就是探索火星的自然環境演變,從而進一步深入尋找火星生命形式存在的可能性。火星,這個很多傳說中提到的人類的“母星”,到底有多大可能是包括人類在內的地球生物的共同家園呢?
火星上的確存在水源
除了毅力號和天問一號探測器以外,在近幾十年的深空探測任務中,許多圍繞火星開展的觀測一直以來都沒有間斷過,無論是從降落到地面的火星車,還是圍繞火星執行的探測器,還是處於地球大氣層外圍的太空望遠鏡,為我們展現了一幅幅關於火星面貌的影象。從外表和近火星地面來看,火星基本上呈現的都是一片金黃色,其地形地貌類似於地球上的內陸高原或者戈壁沙漠,毫無生機可言,據此我們得出的結論就是火星上極度缺水。
然而,隨著探測活動的不斷深入、探測的區域不斷擴大、探測技術的不斷更新,科學家們在火星的不少區域,都發現了水源的存在,比如火星的兩極地區、大量隕石坑的內部等,在這些區域的區域性地方,都存在著大量呈現凍結狀態的水冰。
除此之外,科學家們還透過火星快車探測器,在火星的南極冰蓋下面,發現了幾處底部或許連通著的液態湖。所以,科學家們判斷,火星並非是一個極度缺水的星球,至少歷史上不是,只不過在火星自然氣候的劇烈變化下,原來存在水源的區域不斷萎縮、水資源的總量在不斷減少而已。
關於火星上水源減少原因的推測
科學家們推測,在40億年之前,火星的軌道正處於太陽系宜居帶的中央(在那個時期,地球的軌道更接近太陽,表面溫度更高),火星表面有很大的可能存在著大面積的海洋。同時,火星當時還擁有一定濃度的大氣層,由於火星的質量較小,據估計當時火星表面的大氣壓僅有地球現在的1/3左右。
在大氣層存在的影響下,火星上的水資源在岩石圈、大氣圈中存在著週而復始的迴圈,其它物質和能量也隨著大氣、水的迴圈流動而發生遷移,而且正因為大氣層的存在,火星表面具有一定的溫室效應,使得表面溫度要比現在高出很多,應該非常適合碳基生命的存在。
但是,由於火星的質量較小,對大氣層的引力也相應偏小,不足以牢牢吸引和控制氣體物質圍繞在它的周圍。與此同時,火星核心的冷卻速度也比較大質量的行星快很多,雖然到目前為止還不能完全確定火星核心已經徹底冷卻,但是像地球內部那樣大規模、持續性的岩漿流動,在火星內部已經變得非常寥寥。岩漿的大量凝固,使得火星的磁場強度逐漸減弱,來自太陽的高能粒子對火星大氣層的電離和衝擊作用越來越強。在以上兩種作用的影響之下,火星表面的大氣越來越多地發生了電離和逃逸,大氣變得越來越稀薄,很多水分子也因此脫離了火星表面以及大氣層的束縛,最終消散在了宇宙空間中。
目前,火星表面存在的大量“遺蹟”,比如水流通道的痕跡、火山口內側的山脊梯田、部分地區呈現的沖積扇地貌等等,都似乎在向我們述說著,火星表面曾經存在著大量液態水這段“光輝歷史”。
接下來探測器將對火星生命存在可能性進行探測
雖然“毅力”號探測器在短期內,並不能給出火星曆史上是否存在生命這一問題的明確答案,但是透過以前的相關探測以及此次包括美國、中國在內的若干探測器再臨火星,將會給我們帶來更加深入的研究結論,或許會發現更為震驚的事實。美國行星學家、佐治亞理工學院的教授克里斯托弗·卡爾最近發表了一篇文章,著重論述了火星生命起源以及向地球潛在轉移的可能性。
支援火星探測器對火星生命形式存在可能性進入深入研究,有兩個方面的主要考慮,第一個是生命形式最適宜的生活環境。作為碳基生命的最基本組成-碳、氫和氧來說,這些元素是宇宙中最為基礎的元素,可以說攜帶這些元素的“分子雨”隨處可見,隨時都可下,只不過我們目前還沒有了解到是什麼因素、什麼機制,將這些元素和有機分子進行有效地組裝,從而實現具有生命特徵的突變。
而科學家們認為,最適合簡單生命形式產生的環境條件,莫過於陸地上的淺水環境,因為這裡可以將來自太陽紫外線、閃電、水分蒸發、水流遷移、火山岩漿運動甚至小行星撞擊等條件產生的能量,以某種方式對元素、有機小分子進行擾動,在達到生命形式產生的臨界條件時順利激發出細胞的活動,從而形成最簡單的生命形式。
然而,科學家們測算,地球在海洋形成之後至35億年之前,表面的絕大部分割槽域,都完全被海水所覆蓋,僅有2%左右的陸地。作為地球上最古老的簡單生物,遠在這個時間之前就已經存在。與此對比,火星當時雖然也覆蓋著大量海水,但是沒有完全被淹沒,有大量的陸地而且表面存在著淺水區域,所以,火星的這種狀況,勢必更有利於生命的誕生,而且還會早於地球。
第二個考慮是氨基酸的作用。氨基酸是所有生物進行生命活動所必須的蛋白質基礎,根據2018年的一項研究結果,一些氨基酸能夠幫助生物體來應對氧化問題,也就是說最原始生命形式,或許是在富含氧氣或者其它氧化物的環境中,透過長期的進化形成了氨基酸並且將其納入生命最基本的組成形式。
然而,地球在20億年之前,還基本上是一個無氧的環境,那麼,地球上的最簡單生命形式,是如何而來這種易氧化的氨基酸呢?克里斯托弗·卡爾提出了一個嶄新的思路,那就是地球上最早形成的生命形式,或許來自於當時氧化環境更適合氨基酸形成的火星,透過來自火星的岩石碎片或者小行星(一站到達火星,隨後又攜帶著古老生命形式到達下一站地球)達到地球之後,給地球注入了最初的生命形式。至於地球生命形式的進化,是否採用了與氧化無關的其它途徑,即利用了其它氨基酸,目前科學界仍處於研究之中。
因此,從某種意義上來說,支援火星生命起源說的科學家們,提出的最核心觀點就是,在地球生命誕生的初始時期,地球本應不具備生命起源的基礎條件,或者水平還沒有達到。接下來毅力號和天問一號要在火星上開展諸多探測,會對火星表面的沉積物組分、氧化發生狀態以及歷史等,或許會為我們揭開一個關於火星生命存在或者起源的基礎性前提。
地球自誕生以來已經歷經了46億年的漫長時間,而我們人類祖先-古猿登上歷史舞臺的時間非常晚,僅有500多萬年的時間。地球上最早的生命形式出現的時間,根據科學家們的測算,大約產生於距今40億年前,那麼40億年前地球上最早的生命形式是如何產生的,一直以來都是眾多領域的科學家競相研究的重點課題。伴隨著美國“毅力”號火星探測器和中國“天問一號”探測器近期“拜訪”火星,其中共同的一項任務就是探索火星的自然環境演變,從而進一步深入尋找火星生命形式存在的可能性。火星,這個很多傳說中提到的人類的“母星”,到底有多大可能是包括人類在內的地球生物的共同家園呢?
火星上的確存在水源
除了毅力號和天問一號探測器以外,在近幾十年的深空探測任務中,許多圍繞火星開展的觀測一直以來都沒有間斷過,無論是從降落到地面的火星車,還是圍繞火星執行的探測器,還是處於地球大氣層外圍的太空望遠鏡,為我們展現了一幅幅關於火星面貌的影象。從外表和近火星地面來看,火星基本上呈現的都是一片金黃色,其地形地貌類似於地球上的內陸高原或者戈壁沙漠,毫無生機可言,據此我們得出的結論就是火星上極度缺水。
然而,隨著探測活動的不斷深入、探測的區域不斷擴大、探測技術的不斷更新,科學家們在火星的不少區域,都發現了水源的存在,比如火星的兩極地區、大量隕石坑的內部等,在這些區域的區域性地方,都存在著大量呈現凍結狀態的水冰。
除此之外,科學家們還透過火星快車探測器,在火星的南極冰蓋下面,發現了幾處底部或許連通著的液態湖。所以,科學家們判斷,火星並非是一個極度缺水的星球,至少歷史上不是,只不過在火星自然氣候的劇烈變化下,原來存在水源的區域不斷萎縮、水資源的總量在不斷減少而已。
關於火星上水源減少原因的推測
科學家們推測,在40億年之前,火星的軌道正處於太陽系宜居帶的中央(在那個時期,地球的軌道更接近太陽,表面溫度更高),火星表面有很大的可能存在著大面積的海洋。同時,火星當時還擁有一定濃度的大氣層,由於火星的質量較小,據估計當時火星表面的大氣壓僅有地球現在的1/3左右。
在大氣層存在的影響下,火星上的水資源在岩石圈、大氣圈中存在著週而復始的迴圈,其它物質和能量也隨著大氣、水的迴圈流動而發生遷移,而且正因為大氣層的存在,火星表面具有一定的溫室效應,使得表面溫度要比現在高出很多,應該非常適合碳基生命的存在。
但是,由於火星的質量較小,對大氣層的引力也相應偏小,不足以牢牢吸引和控制氣體物質圍繞在它的周圍。與此同時,火星核心的冷卻速度也比較大質量的行星快很多,雖然到目前為止還不能完全確定火星核心已經徹底冷卻,但是像地球內部那樣大規模、持續性的岩漿流動,在火星內部已經變得非常寥寥。岩漿的大量凝固,使得火星的磁場強度逐漸減弱,來自太陽的高能粒子對火星大氣層的電離和衝擊作用越來越強。在以上兩種作用的影響之下,火星表面的大氣越來越多地發生了電離和逃逸,大氣變得越來越稀薄,很多水分子也因此脫離了火星表面以及大氣層的束縛,最終消散在了宇宙空間中。
目前,火星表面存在的大量“遺蹟”,比如水流通道的痕跡、火山口內側的山脊梯田、部分地區呈現的沖積扇地貌等等,都似乎在向我們述說著,火星表面曾經存在著大量液態水這段“光輝歷史”。
接下來探測器將對火星生命存在可能性進行探測
雖然“毅力”號探測器在短期內,並不能給出火星曆史上是否存在生命這一問題的明確答案,但是透過以前的相關探測以及此次包括美國、中國在內的若干探測器再臨火星,將會給我們帶來更加深入的研究結論,或許會發現更為震驚的事實。美國行星學家、佐治亞理工學院的教授克里斯托弗·卡爾最近發表了一篇文章,著重論述了火星生命起源以及向地球潛在轉移的可能性。
支援火星探測器對火星生命形式存在可能性進入深入研究,有兩個方面的主要考慮,第一個是生命形式最適宜的生活環境。作為碳基生命的最基本組成-碳、氫和氧來說,這些元素是宇宙中最為基礎的元素,可以說攜帶這些元素的“分子雨”隨處可見,隨時都可下,只不過我們目前還沒有了解到是什麼因素、什麼機制,將這些元素和有機分子進行有效地組裝,從而實現具有生命特徵的突變。
而科學家們認為,最適合簡單生命形式產生的環境條件,莫過於陸地上的淺水環境,因為這裡可以將來自太陽紫外線、閃電、水分蒸發、水流遷移、火山岩漿運動甚至小行星撞擊等條件產生的能量,以某種方式對元素、有機小分子進行擾動,在達到生命形式產生的臨界條件時順利激發出細胞的活動,從而形成最簡單的生命形式。
然而,科學家們測算,地球在海洋形成之後至35億年之前,表面的絕大部分割槽域,都完全被海水所覆蓋,僅有2%左右的陸地。作為地球上最古老的簡單生物,遠在這個時間之前就已經存在。與此對比,火星當時雖然也覆蓋著大量海水,但是沒有完全被淹沒,有大量的陸地而且表面存在著淺水區域,所以,火星的這種狀況,勢必更有利於生命的誕生,而且還會早於地球。
第二個考慮是氨基酸的作用。氨基酸是所有生物進行生命活動所必須的蛋白質基礎,根據2018年的一項研究結果,一些氨基酸能夠幫助生物體來應對氧化問題,也就是說最原始生命形式,或許是在富含氧氣或者其它氧化物的環境中,透過長期的進化形成了氨基酸並且將其納入生命最基本的組成形式。
然而,地球在20億年之前,還基本上是一個無氧的環境,那麼,地球上的最簡單生命形式,是如何而來這種易氧化的氨基酸呢?克里斯托弗·卡爾提出了一個嶄新的思路,那就是地球上最早形成的生命形式,或許來自於當時氧化環境更適合氨基酸形成的火星,透過來自火星的岩石碎片或者小行星(一站到達火星,隨後又攜帶著古老生命形式到達下一站地球)達到地球之後,給地球注入了最初的生命形式。至於地球生命形式的進化,是否採用了與氧化無關的其它途徑,即利用了其它氨基酸,目前科學界仍處於研究之中。
因此,從某種意義上來說,支援火星生命起源說的科學家們,提出的最核心觀點就是,在地球生命誕生的初始時期,地球本應不具備生命起源的基礎條件,或者水平還沒有達到。接下來毅力號和天問一號要在火星上開展諸多探測,會對火星表面的沉積物組分、氧化發生狀態以及歷史等,或許會為我們揭開一個關於火星生命存在或者起源的基礎性前提。