想在火星上找到生命吗？往地下深处看

 

一份来自罗杰斯大学的最新研究表示在火星上寻找生命迹象的最佳地点是地下深处，即地热融化地下冰的地方。

             

 

剖面图描绘了火星上的地下湖。研究表明这些地下湖或者说地下蓄水层由地表深处的融冰构成。它们会是生命在像火星这类寒冷的星球上生存的最佳地点。（图片来源：欧空局/媒体实验室）

如果火星上曾经有生命，将会是在哪里？哪里会是寻找火星生命迹象的最佳地点？火星生命是古老的化石还是仍然存活的微生物们？许多科学家认为答案可能在地下，环境更温暖也可能更潮湿。位于新泽西的罗杰斯大学在2020年12月2号发表的最新研究拓展了这一观点。研究显示最可能显示火星生命迹象的区域是火星表层下几英里地热能融化地下冰层的地方。

             

2020年，12月2日，这篇新的同行评议文章被发表在《科学进展》上。

 

 

 

摘自文章：

为了解释过去液态水存在的大量证据，关于40亿年前火星最初是温暖湿润还是寒冷干燥的争论已经持续了数十年。太阳的亮度要更低30%，因此，大多数火星气候模型都尽量提高地表温度超过水的熔点。冰盖的融化可以帮助我们解决这个驳论，我们模拟了冰的物理演化过程，并且估计了在寒冷干燥的火星上产生冰雪融水所需的地热热能。我们在分析地球物理学和地球化学的数据之后，发现基底融水在火星上本来是可行的。如果火星的温暖湿润的，地热热流将会是持续的地热运动，无论过去火星的自然气候是怎样的，地表都将会是火星最适合生存的地区。

             

 

早期的火星一直很冷，大部分水都在地下（左图）还是曾经温暖潮湿？两方面的证据相互矛盾，尚未得到解决，但新的研究可能有助于最终回答这个长期存在的问题。图片来源：美国宇航局/戈达德太空飞行中心/气象频道。

             

 

温暖潮湿的早期火星（左）和寒冷干旱的早期火星（右）的示意图。图片来源：奥哈（Ojha） 等/Science Advances.

这些发现直接影响到火星上存在或存在过生命的可能性，也可能帮助科学家们最终调和早期火星的两种对立情景，无论是温暖潮湿还是寒冷干燥（或介于两者之间）。正如罗格斯大学新不伦瑞克分校的主要作者卢延德拉·奥哈（Lujendra Ojha）所说：

“即使在计算机模拟中，将二氧化碳和水蒸气这样的温室气体注入火星早期的大气层，气候模型仍然难以支持火星长期温暖潮湿。我和我的合著者提出，如果火星在过去有很高的地热，那么“黯淡太阳悖论”至少可以部分地被调和。”

             

我们知道火星过去曾经湿润得多，有湖泊和河流，甚至还有海洋。但是大多数气候模型仍然表明这颗行星应该比那更冷更干燥。如果火星地下有足够的热量，这将有助于解释这一悖论，即使在大约40亿年前，火星表面由于太阳的黯淡而变得寒冷。

             

当前的证据表明火星在37亿至41亿年（诺亚纪）前，表面曾有大量的液态水。在这个新情景中，水可能由地表下融化的冰放射性衰变产生。像铀元素，钍元素和钾元素都会在岩石行星上进行放射性衰变，包括地球。尽管地变变冷，地下仍可能有足够的热量融化冰。

             

罗格斯大学新不伦瑞克分校的卢延德拉·奥哈（Lujendra Ojha），这项新研究的主要作者。图片来源：Instagram。

这个过程很可能类似于南极西部冰盖、加拿大北极地区的冰下湖泊，南极洲的沃斯托克湖就是其中一个很好的例子。俄罗斯科学家在黑暗的地下湖进行钻探探险，在靠近液态水的冰层中发现了微生物。进一步的分析表明，沃斯托克湖含有多种微生物，以及一些多细胞生物。

那么，在火星的诺亚纪，这样的地热真的可能吗？研究人员说是的，他们说所需要的条件本来是无处不在的。

             

在火星失去磁场和大部分大气层后，液态水就不可能留在火星表面。但它很容易在地表以下，在越来越深的地方存在。奥哈说：

“在这样的深度，生命可以通过地下热水（地热）活动和岩水反应来维持。因此，地下可能代表了火星上维持时间最长的可居住环境。”

 

如果火星表面或近地表曾有微生物存在，它们很可能会退回地下深处，那里仍有液态水。因此，有道理的是，任何火星生命的痕迹都可能远在行星表面之下，在那里它们可以免受太阳的强烈紫外线辐射。

             

随着现在火星上似乎是地下湖泊的发现，在曾经或现在有水的地下小生境中存在生命的可能性显得格外重要。第一个是2018年火星快车轨道飞行器在南极帽下发现的，去年10月在南极帽附近又发现了三个。这些湖泊与地球极地地区的湖泊相似，温度较低，可能盐分很高，但仍有可能支持某些种类的微生物。今天在火星上发现任何液态水对于可能的生命来说都是令人兴奋的，因为火星表面现在太不适合居住了。

             

 

2018年火星快车（Mars Express）的雷达图像显示，在南极冰层下首次探测到最大的湖泊。根据这项新的研究，由融化的冰形成的类似的地下湖泊本来是火星生命存在的最佳场所。图片来源：欧空局/美国宇航局/喷气推进实验室/ASI/罗马大学 /奥罗塞（R.Orosei）等，2018年。

南极帽下的湖泊可能是由盐类保持液态的，因为这个地方地热很少或根本没有。但是，是否可能还有其他的地方，也许是在火山附近的地方，那里可能还有火星高度活跃时遗留下来的一些潜热呢？事实上，现在也有证据表明火星表面下仍有一些火山活动。

             

如果这些湖泊中的任何一个不是太咸，它们可能是微生物的理想栖息地，正如罗格斯大学的研究人员所假设的那样。然而，不幸的是，要具有对它们进行取样的能力，在未来仍然遥遥无期。但在寻找生命的过程中，它们可能正是未来探险者挖掘生物黄金的地方。

一句话小结：一项新的研究表明，寻找火星生命证据的最佳地点是数英里的地下，那里的地热融化了地下的冰。

 

 

 

作者：Paul Scott Anderson

FY：Astronomical volunteer team

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