我们都是火星人吗？

传说1938年，一部关于火星人入侵新泽西的广播剧引发了恐慌；并非所有人都意识到那是一部虚构的戏剧——那是奥森·威尔斯改编的《世界之战》。如今，人们可能认为火星人占领我们星球的想法纯属幻想。但史蒂文·本纳（Steven Benner），一位享有盛誉的、头脑冷静的科学家，却认为也许早在数十亿年前，入侵就已经发生。也许火星人并非仅仅在我们中间——也许他们就是我们。

本纳——一位哈佛大学化学家，创办了应用分子进化基金会（Foundation for Applied Molecular Evolution），这是一个相关的研究所，以及两家生物技术公司——他在去年八月的一个地球化学会议上提出这个想法时，并非有意哗众取宠。作为生命起源的长期研究者，他已经看到了多条科学证据开始堆积。他说，微生物生命可能首先在火星上出现，然后搭乘太空岩石来到我们的星球，在那里，可以说，一切就从那里进化而来。这听起来并没有那么疯狂。

克服障碍

为了开始思考这个问题，科学家们首先需要弄清楚，一个能够启动生命的遗传分子，如何能够自发地从有机化合物的“生命起源前汤”中产生。一个显而易见的候选物是DNA，它隐藏在所有已知生物体的细胞中，并拥有编码遗传信息和自我复制的能力。但许多在原始生物学领域的研究者，包括本纳，则将注意力集中在RNA（核糖核酸）上。RNA是DNA的生物学前体，它也能储存遗传信息并自我复制，但它更容易从有机材料中产生。

在本纳的实验室里，他已经成功复制了导致RNA生成的化学步骤。他发现，RNA要自然产生，必须克服一些关键挑战——这两个障碍表明，火星更有可能是生命起源的地方。

首先是所谓的水悖论。许多地质学家推断，大约40亿年前，我们的星球被水淹没。这很成问题，因为水会腐蚀RNA，使其分崩离析。另一方面，火星则相对干燥，对RNA更为友好。

接下来，你必须处理焦油悖论，正如本纳所说。“如果你将有机物和能量结合，它不会形成生命。它会形成更像沥青或焦油的东西，”他说。例如，加热食糖（蔗糖，一种有机化合物）会使其变成黏糊糊的棕色。同样，如果你在炉子上把一锅鸡肉炖汤煮得太久，你就会得到一锅烧焦的烂糊。

2003年，本纳开始尝试引导核糖——RNA中的“R”所组成的糖——从所谓的“锅”中出现，而不是退化成焦油、沥青或其他黑乎乎的糊状物。他出人意料地在橡皮泥（Silly Putty）中找到了可能的答案。这种可塑性化合物含有硼酸盐，一种似乎能保护核糖等有机化合物不被焦糖化的物质。

但本纳说，到了2011年，当后续的实验表明硼酸盐稳定的是另一种相似的糖而不是核糖时，他感到沮丧。幸运的是，本纳的团队在2013年取得了突破，发现一种叫做钼酸盐的催化剂（一种含氧的钼的形式）可以重新排列另一种糖的原子，将其转化为核糖。但是，如果地球早期被海洋覆盖，硼酸盐和钼酸盐的稀释程度将不足以帮助制造RNA。再次强调，已知含有这些矿物质的火星干燥环境，证明了它是生命起源的更好选择。

当然，从长远来看，地球被证明是维持生命和让进化顺利进行的一个更好的地方。本纳说，与火星不同，“地球保留了它的磁场，这使得它能够保持其大气层和海洋。”磁场还保护地球上的生命免受有害的太阳辐射。如果我们的微生物祖先仍然留在火星上，可能就没有那么多精彩的故事可讲了。

镜中的火星人

乍一看似乎最大的障碍——从火星到地球——实际上并非巨大的挑战，因为火山爆发和陨石碰撞会规律性地将火星碎片炸飞。其中一小部分碎片在大约九个月内就能到达我们的世界。本纳说，平均而言，“每天约有一公斤的火星物质落在地球上。”

美国宇航局艾姆斯研究中心（NASA Ames Research Center）的行星科学家克里斯·麦凯（Chris McKay）认为，本纳为地球生命起源于火星的说法提供了有力证据，他指出了下一步的关键：“在它被视为不仅仅是猜测之前，我们需要在火星上找到生命，并确定它与地球生命的关系——如果存在的话。”

麦凯说，这可能需要一段时间，因为目前正在火星上寻找宜居证据的“好奇号”探测器（Curiosity rover）在搜寻生命方面并不擅长。而计划中的下两个任务——2016年发射的NASA的“洞察号”（InSight）着陆器，以及该机构2020年的下一个火星车任务——可能也不会做得更好。

如果我们将永远找不到火星生命呢？“那将削弱这个想法，”麦凯说。但是，要证明火星上从未有过生命是很难的。“证明一个负面是很困难的，”他补充道。

与此同时，当你照镜子——整理头发或注意到新的雀斑时——请考虑一个日益可能发生的可能性，即那个在镜子里窥视你的奇怪生物，实际上是一个火星人。并尽量不要惊慌。

来自外太空的碰撞测试模型

生命起源理论（Panspermia）——即生命可以在太阳系的不同天体之间，甚至可能在不同的行星系统之间转移的观点——吸引了我们数千年的好奇心。古希腊哲学家阿那克萨戈拉（Anaxagoras）在约2500年前就曾讨论过它，并在19世纪末再次获得认可。

但这个问题的答案从未令人满意：一个有活力的生命形式，比如微生物，真的能承受从火星到地球的旅程——比如，一场不可避免的剧烈撞击？根据最近的实验室实验，肯特大学（University of Kent）物理学家迪娜·帕西尼（Dina Pasini）给出了一个有条件的肯定回答。

到目前为止，帕西尼和她的同事们已经研究了三种简单的生命形式：细菌、酵母和浮游植物（单细胞、光合作用的藻类）。她对后一种最感兴趣，因为它们只需要接触光就能开始生长和繁殖。她说。

“浮游植物有能力改变一个行星的大气层，”她说。“地球大气层中60%的氧气是由浮游植物产生的。”

使用二级高压枪进行撞击测试

为了模拟行星际撞击，帕西尼将冷冻的浮游植物Nannochloropsis oculata颗粒用二级燃气炮射出，利用压缩氢气将其加速到约7公里/秒（约16000英里/小时），这是流星撞击地球的典型速度。颗粒落入一个由纯水和从水族馆商店购买的矿物质混合而成的模拟原始海洋中。她发现，一小部分藻类在撞击中幸存下来。（一些科学家怀疑细菌甚至能承受更高速度的碰撞。）

虽然这并不能证明什么，但这些发现确实增强了生命起源理论的可能性。“如果我们发现了一些我们认为是外星生命的东西在火星上，”帕西尼说，“我们就需要弄清楚是我们孕育了它，还是它孕育了我们。”

史蒂夫·纳迪斯（Steve Nadis）是《Discover》杂志的特约编辑，也是《A History in Sum: 150 Years of Mathematics at Harvard》一书的合著者。